Scoperto il buco nero stellare più massiccio della nostra galassia

A soli 2000 anni luce di distanza nella costellazione dell’Aquila, è il secondo buco nero più vicino alla Terra. Soprannominato Gaia BH3 o BH3 in breve, è stato trovato mentre il team stava rivedendo le osservazioni di Gaia in preparazione per l'imminente rilascio di dati

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Scoperto il buco nero stellare più massiccio della nostra galassia
Gli astronomi hanno trovato il buco nero stellare più massiccio della nostra galassia, grazie al movimento oscillante che induce su una stella compagna. L'immagine di questo artista mostra le orbite sia della stella che del buco nero, soprannominato Gaia BH3, attorno al loro comune centro di massa. Questa oscillazione è stata misurata per diversi anni con la missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea. Ulteriori dati provenienti da altri telescopi, incluso il Very Large Telescope dell'ESO in Cile, hanno confermato che la massa di questo buco nero è 33 volte quella del nostro Sole. La composizione chimica della stella compagna suggerisce che il buco nero si sia formato dopo il collasso di una stella massiccia con pochissimi elementi pesanti, o metalli, come previsto dalla teoria.

I buchi neri stellari si formano dal collasso di stelle massicce e quelli precedentemente identificati nella Via Lattea sono in media circa 10 volte più massicci del Sole. Anche il successivo buco nero stellare più massiccio conosciuto nella nostra galassia, Cygnus X-1, raggiunge solo 21 masse solari, rendendo eccezionale l’osservazione di questo nuovo buco nero di 33 masse solari.

Il buco nero stellare più grande della galassia

Sorprendentemente, questo buco nero è anche estremamente vicino a noi: a soli 2000 anni luce di distanza nella costellazione dell’Aquila, è il secondo buco nero più vicino alla Terra. Soprannominato Gaia BH3 o BH3 in breve, è stato trovato mentre il team stava rivedendo le osservazioni di Gaia in preparazione per l’imminente rilascio di dati. “Nessuno si aspettava di trovare un buco nero di massa elevata nascosto nelle vicinanze, finora non rilevato”, afferma Pasquale Panuzzo, membro della collaborazione con Gaia e astronomo dell’Osservatorio di Parigi, parte del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS). “Questo è il tipo di scoperta che fai una volta nella tua vita di ricerca.”

Per confermare la scoperta, la collaborazione Gaia ha utilizzato dati provenienti da osservatori a terra, incluso lo strumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) sul VLT dell’ESO, situato nel deserto di Atacama in Cile. Queste osservazioni hanno rivelato proprietà chiave della stella compagna che, insieme ai dati di Gaia, hanno permesso agli astronomi di misurare con precisione la massa di BH3.

Gli astronomi hanno trovato buchi neri altrettanto massicci fuori dalla nostra galassia (usando un metodo di rilevamento diverso) e hanno teorizzato che potrebbero formarsi dal collasso di stelle con pochissimi elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio nella loro composizione chimica. Si ritiene che queste cosiddette stelle povere di metalli perdano meno massa nel corso della loro vita e quindi abbiano più materiale rimasto per produrre buchi neri di massa elevata dopo la loro morte. Ma finora mancavano prove che collegassero direttamente le stelle povere di metalli ai buchi neri di massa elevata.

Le stelle in coppia tendono ad avere composizioni simili, il che significa che la compagna di BH3 contiene importanti indizi sulla stella che è collassata per formare questo eccezionale buco nero. I dati UVES hanno mostrato che la compagna era una stella molto povera di metalli, indicando che anche la stella che collassò per formare BH3 era povera di metalli, proprio come previsto.



Lo studio di ricerca, guidato da Panuzzo, è stato pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysicals“Abbiamo compiuto il passo eccezionale di pubblicare questo articolo sulla base dei dati preliminari prima dell’imminente rilascio di Gaia a causa della natura unica della scoperta”, afferma la coautrice Elisabetta Caffau, anche lei membro della collaborazione Gaia dell’Osservatorio di Parigi del CNRS. Rendere disponibili i dati in anticipo consentirà ad altri astronomi di iniziare a studiare questo buco nero proprio adesso, senza attendere il rilascio completo dei dati, previsto non prima della fine del 2025.

Ulteriori osservazioni di questo sistema potrebbero rivelare di più sulla sua storia e sullo stesso buco nero. Lo strumento GRAVITY sull’interferometro VLT dell’ESO, ad esempio, potrebbe aiutare gli astronomi a scoprire se questo buco nero sta attirando materia dall’ambiente circostante e a comprendere meglio questo oggetto emozionante.

Note

Questo non è il buco nero più massiccio della nostra galassia: il titolo appartiene a Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, che ha circa quattro milioni di volte la massa del Sole. Ma Gaia BH3 è il buco nero più massiccio conosciuto nella Via Lattea formatosi dal collasso di una stella.

Oltre all’UVES sul VLT dell’ESO, lo studio si è basato su dati provenienti da: lo spettrografo HERMES del telescopio Mercator gestito a La Palma (Spagna) dall’Università di Leuven, Belgio, in collaborazione con l’Osservatorio dell’Università di Ginevra, Svizzera; e lo spettrografo ad alta precisione SOPHIE presso l’Observatoire de Haute-Provence – OSU Institut Pythéas.

Maggiori informazioni

Questa ricerca è stata presentata in un articolo intitolato “Discovery of a dormant 33 solar-mass blackhole in pre-release Gaia astrometry” è pubblicato su Astronomy & Astrophysicals  (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202449763).

L’articolo, di P. Panuzzo et al., è realizzato dalla collaborazione Gaia, che coinvolge oltre 300 autori da tutto il mondo, tra cui Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Spagna , Svezia, Svizzera, Regno Unito, Cile e Australia.

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