Forse confermato un buco nero vagante nella nostra galassia

Il primo rilevamento di quello che sembra essere un buco nero vagante alla deriva attraverso la Via Lattea, già rivelato all’inizio di quest’anno, ha appena ottenuto un’importante convalida.

Un secondo team di scienziati, conducendo un’analisi separata e indipendente, ha raggiunto quasi le stesse conclusioni, aggiungendo peso all’idea che abbiamo potenzialmente identificato un buco nero vagante che si muove per la galassia.

Guidato dagli astronomi Casey Lam e Jessica Lu dell’Università della California, Berkeley, il nuovo lavoro è giunto tuttavia a una conclusione leggermente diversa. Data la gamma di massa dell’oggetto, secondo il nuovo studio potrebbe trattarsi di una stella di neutroni, piuttosto che di un buco nero.

In ogni caso, questo significa che potremmo avere un nuovo strumento per cercare oggetti “oscuri” compatti, che altrimenti non sarebbero rilevabili, nella nostra galassia, misurando il modo in cui i loro campi gravitazionali deformano e distorcono la luce di stelle lontane mentre passano dentro davanti a loro, chiamato microlensing gravitazionale.

Questa è la prima stella di neutroni o buco nero fluttuante scoperta con il microlensing gravitazionale“, afferma Lu.

Con il microlensing, siamo in grado di sondare questi oggetti solitari e compatti e pesarli. Penso che abbiamo aperto una nuova finestra su questi oggetti scuri, che non possono essere visti in nessun altro modo“.

Si teorizza che i buchi neri siano i nuclei collassati di stelle massicce che hanno raggiunto la fine della loro vita ed hanno espulso il loro materiale esterno. Si pensa che tali stelle precursori dei buchi neri – grandi almeno 30 volte la massa del Sole – vivano vite relativamente brevi.

Secondo le nostre migliori stime, quindi, dovrebbero esserci da 10 milioni a 1 miliardo di buchi neri di massa stellare là fuori, che si muovono pacificamente e silenziosamente attraverso la galassia.

I buchi neri, però, sono chiamati buchi neri per un motivo. Non emettono luce che possiamo rilevare, a meno che del materiale non cada su di loro, un processo che genera raggi X dallo spazio attorno al buco nero. Quindi, se un buco nero è semplicemente sospeso, senza fare nulla, non abbiamo quasi modo di rilevarlo.

Quasi. Quello che distingue un buco nero è un campo gravitazionale estremo, così potente da deformare la luce che lo attraversa. Per noi, come osservatori, ciò significa che potremmo vedere una stella lontana apparire più luminosa e in una posizione diversa rispetto a come appare normalmente.

Il che è esattamente quello che è successo il 2 giugno 2011. Due indagini separate di microlensing – l’Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) e Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) – hanno registrato indipendentemente un evento che ha raggiunto il picco il 20 luglio.

Questo evento è stato chiamato MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 (abbreviato in OB110462) e poiché era insolitamente lungo e insolitamente luminoso, gli scienziati hanno cercato di dare un’occhiata più da vicino.

La durata dell’evento di schiarimento è un indizio di quanto sia massiccia la lente in primo piano che piega la luce della stella sullo sfondo“, spiega Lam.

Gli eventi lunghi sono più probabili a causa dei buchi neri. Tuttavia, non è una garanzia, perché la durata dell’episodio di schiarimento non dipende solo da quanto è massiccia la lente in primo piano, ma anche dalla velocità con cui la lente in primo piano e la stella sullo sfondo si muovono relativamente l’una all’altra.

Tuttavia, misurando anche la posizione apparente della stella sullo sfondo, possiamo confermare se l’obiettivo in primo piano è davvero un buco nero“.

microlenti HubbleIllustrazione che mostra come Hubble visualizza un evento di microlensing. (NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted)

In questo caso, le osservazioni della regione sono state effettuate in otto diverse occasioni utilizzando il telescopio spaziale Hubble, fino al 2017.

Da un’analisi approfondita di questi dati, un team di astronomi guidato da Kailash Sahu dello Space Telescope Science Institute ha concluso che il colpevole era un effetto microlensing generato da un buco nero con un clock di 7,1 volte la massa del Sole, a una distanza di 5.153 anni luce.

L’analisi di Lu e Lam ora aggiunge più dati da Hubble, acquisiti nel 2021. Il loro team ha scoperto che l’oggetto è leggermente più piccolo, tra 1,6 e 4,4 volte la massa del Sole. Ciò significa che l’oggetto potrebbe essere una stella di neutroni, il nucleo collassato di una stella massiccia, tra 8 e 30 masse solari.

L’oggetto risultante è supportato da qualcosa chiamato pressione di degenerazione dei neutroni, per cui i neutroni non vogliono occupare lo stesso spazio; questo gli impedisce di collassare completamente in un buco nero. Un tale oggetto ha un limite di massa di circa 2,4 volte la massa del Sole.

È interessante notare che non è stato rilevato nessun buco nero inferiore a circa 5 volte la massa del Sole. Questo è indicato come il divario di massa inferiore. Se il lavoro di Lam e dei suoi colleghi è corretto, ciò significa che potremmo avere tra le mani il rilevamento di un oggetto con un divario di massa inferiore, il che è molto allettante.

Le due squadre sono tornate con masse diverse per l’oggetto lente perché le loro analisi hanno restituito risultati diversi per i movimenti relativi dell’oggetto compatto e della stella.

Sahu e il suo team hanno scoperto che l’oggetto compatto si sta muovendo a una velocità relativamente alta di 45 chilometri al secondo, come risultato di un calcio iniziale: un’esplosione di supernova sbilenca può far allontanare il nucleo collassato.

Lam e la sua collega hanno comunque calcolato 30 chilometri al secondo. Questo risultato, dicono, suggerisce che forse un’esplosione di supernova non è necessaria per la nascita di un buco nero.

In questo momento, è impossibile trarre una conclusione definitiva da OB110462 su quale stima sia corretta, ma gli astronomi si aspettano di imparare molto dalla scoperta di più di questi oggetti in futuro. “Qualunque cosa sia, l’oggetto è il primo residuo stellare oscuro scoperto a vagare per la galassia senza essere accompagnato da un’altra stella“, conclude Lam .

La ricerca è stata accettata su The Astrophysical Journal ed è disponibile su arXiv.

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