La scoperta di un enorme buco nero “impossibile” nella Via Lattea, annunciata solo un paio di settimane fa, sembra pronta per essere smentita. Tre studi separati disponibili sul server di prestampa arXiv hanno tutti identificato lo stesso problema.
Il nocciolo della questione sta nel fatto che pare che la luce interpretata come emanata dal disco di accrescimento del buco nero potrebbe avere un’altra fonte. Questo, a sua volta, significa che la misurazione della massa derivata da quella luce è probabilmente errata.
Per ricapitolare, alla fine del mese scorso, un gruppo di astronomi guidati da Jifeng Liu dell’Osservatorio astronomico nazionale cinese ha pubblicato un documento che rivelava la scoperta di LB-1, un buco nero di massa stellare a 15.000 anni luce di distanza.
La cosa sorprendente di LB-1 era la sua massa peculiare: 70 volte la massa del Sole.
Questo tipo di massa è ritenuto impossibile nella Via Lattea, perché si prevede che le stelle pesanti nella gamma di massa che potrebbero produrre un buco nero come questo finiscano la loro vita in quella che viene chiamata una supernova di instabilità di coppia che annulla completamente il nucleo stellare. Nessun nucleo stellare, nessun buco nero.
Liu e il suo team hanno scoperto LB-1 usando la velocità radiale. Da quello che possiamo dire, questo buco nero sarebbe in un sistema binario con una stella, bloccato in orbita attorno a un centro di gravità reciproco.
Poiché il buco nero è molto più massiccio della stella, si muove di meno; ma, in effetti, oscilla un po’ per effetto della gravità della stella che lo accompagna. Il video qui sotto chiarisce questo concetto con un pianeta e una stella.
Se riesci a vedere di quanto si muove ogni oggetto, puoi calcolare le masse degli oggetti. Ma, secondo due astronomi dell’Università della California, Berkeley, la luce traballante interpretata come emanata dal disco di accrescimento del buco nero – la linea di emissione dell’idrogeno-alfa – in realtà non vacilla affatto.
“Mostriamo che in realtà non ci sono prove per la variabilità della velocità radiale della linea di emissione idrogeno-alfa e che i suoi spostamenti apparenti invece provengono da cambiamenti nella linea di assorbimento idrogeno-alfa della stella luminosa” , scrivono nel loro articolo , attualmente presentato alle MNRAS Letters. “Se non presi in considerazione, tali spostamenti causeranno sempre lo spostamento di una linea di emissione stazionaria in anti-fase con la stella luminosa”
In altre parole, si tratta di un effetto illusorio causato dalla luce mobile della stella binaria. Se vista attraverso uno spettroscopio, la luce delle stelle viene suddivisa in uno spettro, le cui lunghezze d’onda rivelano la composizione chimica della stella, poiché elementi diversi emettono e assorbono lunghezze d’onda diverse.
Una linea di emissione è una caratteristica luminosa dello spettro luminoso, creata da un atomo che passa da uno stato di energia superiore a uno inferiore. Poiché ogni elemento ha uno spettro di emissione unico, la sua linea di emissione può essere usata per identificare l’elemento. Una linea di assorbimento, d’altra parte, è una linea più scura, creata dall’assorbimento della luce da parte del gas. La lunghezza d’onda della linea può essere utilizzata per identificare detto gas.
I ricercatori hanno scoperto che, una volta rimossa dall’analisi la linea di assorbimento della stella compagna, la linea di emissione idrogeno-alfa smette di oscillare. Questo, sostengono i ricercatori, suggerisce che il buco nero è molto, molto più grande di 70 masse solari – altamente improbabile – o molto, molto più piccolo, non più di 20 masse solari.
In maniera indipendente, il giorno prima, un team internazionale di ricercatori guidato dall’astronomo teorico JJ Eldridge, dell’Università di Auckland in Nuova Zelanda, ha pubblicato un documento con una conclusione simile. Invece di riesaminare LB-1, tuttavia, questa squadra ha simulato sistemi binari a stella buco nero a 15.000 anni luce di distanza per vedere se potevano ottenere una corrispondenza per LB-1.
Hanno trovato una corrispondenza, ma con buchi neri molto più piccoli, tra 4 e 7 masse solari. Affinché LB-1 sia 70 masse solari, hanno scoperto che dovrebbe essere molto più lontano; ma i dati di Gaia utilizzati dal team di Liu sono risultati corretti.
“Concludiamo che è probabile che il sistema LB-1 sia spiegato da un binario naturale contenente un buco nero di massa moderata (≈ 8 masse solari), anziché uno che raggiunge 70 masse solari“, hanno scritto nel loro documento in prestampa, inviato al MNRAS.
Infine, è stato inserito un terzo studio indipendente sul server di prestampa, guidato dall’astronomo Michael Abdul-Masih di KU Leuven, in Belgio. Anche questo studio si basa sulla linea dell’idrogeno alfa. Piuttosto che basarsi su osservazioni precedenti, questa squadra ha effettuato le proprie, usando lo spettrografo HERMES sul telescopio Mercator nelle Isole Canarie.
Usando questi nuovi dati, i ricercatori hanno isolato il profilo di emissione idrogeno-alfa sottraendo una linea di assorbimento idrogeno-alfa teorica corrispondente all’atmosfera della stella del sistema binario. E il loro risultato è stato lo stesso dei ricercatori UC Berkeley.
“Di conseguenza, non ci sono prove per un grande rapporto di massa e quindi una grande massa assoluta del buco nero“, hanno scritto nella loro prestampa.
Nessuno dei tre articoli è stato ancora sottoposto a revisione tra pari, ma il fatto che siano tutti arrivati alle stesse conclusioni utilizzando metodi diversi è piuttosto convincente.
Potrebbe benissimo esserci ancora un buco nero lì, ma se c’è, questi documenti suggeriscono che è coerente con ciò che ci aspettiamo di trovare nella Via Lattea.
Quindi nessuno dovrà riscrivere l’evoluzione stellare dopo tutto.
I tre articoli sono disponibili su arXiv qui , qui e qui.
