La recente scoperta di un buco nero di massa intermedia, potrebbe spiegare come questi oggetti sviluppino masse enormi come quelle dei buchi neri supermassicci al centro di quasi tutte le galassie.
Oggi conosciamo due classi di buchi neri, quelli stellari che si formano a partire dal collasso di una stella da tre a dieci volte più massiccia del Sole, e quelli definiti “supermassicci” che si trovano al centro di quasi tutte le galassie osservate.
Anche la nostra galassia, la Via Lattea ha uno di questi mostruosi oggetti nel suo nucleo, il buco nero supermassiccio Saggittarius A*. Generalmente un buco nero supermassiccio può avere una massa compresa da milioni a miliardi di volte la massa di una stella tipica come il Sole.
Il buco nero di massa intermedia o “riccioli d’oro” appena scoperto ha una massa 55.000 volte quella del Sole e potrebbe appartenere a quella classe di oggetti intermedi compresi tra i buchi neri di origine stellare e i buchi neri supermassicci, a suggerirlo i ricercatori che hanno condotto la ricerca pubblicata lunedì 29 marzo 2021 sulla rivista Nature Astronomy.
Le ricerche condotte fino ad oggi hanno portato un magro bottino, sono stati scoperti infatti solamente pochi buchi neri appartenenti alla categoria intermedia con una massa compresa tra 100 e 100.000 masse solari – e nessuno di essi è un buco nero di massa intermedia propriamente detto.
Un buco nero è un oggetto dotato di un campo gravitazionale così intenso da non emettere nessun tipo di materia o radiazione, e a questo deve il suo appellativo di “nero”. I buchi neri di classe stellare sono dunque il risultato dell’implosione di stelle dotate di masse sufficientemente elevate.
I buchi neri di classe stellare si formano quando una stella che ha terminato il suo carburante nucleare collassa, tuttavia gli astronomi devono ancora capire come i buchi neri supermassicci acquisiscono talmente tanta massa da diventare tali.
Rachel Webster professoressa all’Università di Melbourne e coautrice dello studio si è chiesta: “Come possono esistere così tanti buchi neri supermassicci nell’Universo?”.
L’autore senior Eric Thrane, professore alla Monash University, sostiene che il buco nero di massa intermedia appena scoperto “potrebbe essere un’antica reliquia, un buco nero primordiale creato prima che si formassero le prime stelle e galassie”.
Come si è formato il buco nero di massa intermedia?
Il buco nero di massa intermedia appena scoperto è stato osservato indirettamente grazie alla rilevazione di un lampo gamma avvenuta nell’Universo primordiale. Il lampo è stato emesso otto miliardi di anni fa.
Utilizzando una tecnica sperimentata dalla Webster, il team ha setacciato migliaia di lampi gamma prodotti dal violento collasso di una stella o dalla fusione di due stelle, alla ricerca di distorsioni nelle emissioni provocate per effetto” lente gravitazionale”.
Le lenti gravitazionali vengono prodotte da qualsiasi oggetto celeste che con la propria massa deforma lo spaziotempo distorcendo le radiazioni emesse da un oggetto posto tra la sorgente e l’osservatore.
Le radiazioni che vengono deviate comprendono non solo la luce visibile, ma l’intera gamma dello spettro elettromagnetico.
L’interazione delle radiazioni con oggetti massicci fu postulata dal geniale fisico Albert Einstein, padre della Relatività generale. L’ipotesi fu poi confermata dall’astronomo inglese Sir Richard Eddington durante un’eclissi solare totale.
Eddington osservò, accanto al bordo del Sole, stelle che non si sarebbero dovute trovare in quella zona, perché in realtà si trovavano dietro la nostra stella.
Benché Thrane, Webster e l’autore principale James Paynter, candidato al dottorato di ricerca, sono in grado di misurare con precisione la massa del buco nero di massa intermedia, hanno potuto solamente speculare su come questo oggetto si sia formato.
La professoressa Webster ha spiegato che questi oggetti estremamente massicci possono formarsi in tre modi diversi: dalla fusione di due buchi neri più leggeri, proprio come è accaduto per un precedente buco nero intermedio molto più piccolo scoperto nel maggio 2019.
Oppure, potrebbe essere nato come un buco nero di classe stellare e attraverso il lento accumulo di massa ha assunto le caratteristiche di un buco nero di massa intermedia.
Tuttavia questo tipo di processo di accumulo è un processo molto lento, ha spiegato la Webster. È difficile far crescere buchi neri supermassicci a partire da un buco nero di massa stellare in 13 miliardi di anni.
Sarebbe più probabile che il buco nero di massa intermedia scoperto sia nato già con quella massa, questa, secondo la Webster potrebbe essere la risposta corretta. Gli autori ritengono che ci siano circa 40.000 buchi neri intermedi solo nella Via Lattea.
Le onde gravitazionali che possono provocare la distorsione delle radiazioni, possono essere di grande aiuto per scoprire i buchi neri. Le onde gravitazionali sono state rilevate per la prima volta nel 2015.
I ricercatori che le hanno rilevate hanno vinto il premio Nobel due anni dopo. Ad ipotizzare l’esistenza delle onde gravitazionali è stato Albert Einstein con la relatività generale.
Le onde, secondo Einstein vengono prodotte dalla deformazione dello spaziotempo causato dalla presenza di corpi massicci, e si diffondono nell’universo alla stessa velocità della luce, che è pari a quasi 300 mila Km al secondo.
