Introduzione

Gli astronomi hanno rilevato movimenti insoliti di nuvole di gas vicino al centro della nostra galassia e potrebbero fornire indicazioni sulle specie più sfuggenti di buchi neri, secondo un nuovo studio. Per molto tempo, non eravamo nemmeno sicuri che esistessero questi tipi di buchi neri.

Il loro documento è stato accettato da The Astrophysical Journal ed è disponibile sul server di prestampa arXiv .

Buchi neri di massa intermedia

I ricercatori che hanno localizzato i gas nel mezzo della Via Lattea, hanno concluso che le nuvole stanno orbitando attorno a un oggetto 10.000 volte la massa del Sole – eppure, quando guardano dove dovrebbe trovarsi l’oggetto, non c’è nulla. La spiegazione più ovvia è un buco nero quiescente, uno che non si alimenta attivamente e quindi non emette radiazioni rilevabili.

È, dicono i ricercatori, il quinto candidato di questo tipo sito nel centro galattico, il che fa aumentare le prove che non esistono solo buchi neri di massa intermedia, ma che sono abbondanti anche altri tipi di buchi neri nel cuore della Via Lattea.

I buchi neri di massa intermedia sono esattamente come sembrano. Sappiamo che esistono buchi neri di massa stellare, fino a 100 volte la massa del Sole. Il più grande buco nero che abbiamo rilevato in questa gamma è di 62 masse solari, create dalla fusione di due buchi neri in occasione dell’evento del primo rilevamento delle onde gravitazionali GW150914.

Sappiamo anche che esistono buchi neri supermassicci , come quelli che alimentano le galassie. Hanno, inzialmente, circa 100.000 masse solari, ma possono diventare incredibilmente massicci.

Quelli che hanno una massa tra le 1.000 e le 100.000 masse solari, engono chiamati buchi neri di massa intermedia. Sono straordinariamente sfuggenti. Ciò solleva domande del tipo: “esistono?” e “se non esistono, perché?” e “se esistono, perché non possiamo trovarli?“.

Individuare i buchi neri

Poiché i buchi neri non emettono alcuna radiazione rilevabile, gli scienziati devono diventare creativi nella loro ricerca. Invece di cercare i buchi neri, cercano gli effetti che i buchi neri avrebbero sugli altri oggetti nello spazio vicino.

L’astrofisico Shunya Takekawa dell’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone e colleghi hanno studiato il movimento delle nuvole di gas ad alta velocità nel centro della Via Lattea per aiutare a rispondere a queste domande.

In precedenza, hanno usato il metodo del gas-tracking per identificare un candidato di buco nero di massa intermedia che misura circa 32.000 masse solari e che produrrebbe un orizzonte degli eventi – la regione sferica dello spazio attorno a un buco nero oltre il quale la luce non può sfuggire – all’incirca delle dimensioni di Giove .

Ora, l’hanno applicato a una nuvola di gas ad alta velocità chiamata HCN-0.085-0.094. Si compone principalmente di tre piccoli gruppi; uno di quei grumi sembra roteare intorno – ma non essere accrescito da – un buco nero.

Uno dei tre gruppi ha una struttura ad anello con un gradiente di velocità molto ripido“, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo. “Questa struttura cinematica suggerisce un’orbita attorno a un point-like object con una massa di ∼104  masse solari. L’assenza di controparti stellari indica che il point-like object può essere un buco nero quiescente“.

Per un comodo confronto, a quella gamma di massa, l’orizzonte degli eventi del buco nero sarebbe un po ‘più grande di Urano o Nettuno.

Ciuffi di gas e polvere che si comportano in modo strano non sono l’unico modo per trovare buchi neri di massa intermedia. Tra le altre osservazioni, ad esempio, c’è una stella che si muove a una velocità incredibile al centro della Via Lattea, su una traiettoria nello spazio intergalattico. L’analisi ha dimostrato che un buco nero di massa intermedia è la cosa più probabile che abbia dato a quella stella l’input necessario per raggiungere tale velocità.

C’è stato anche un tremendo bagliore di radiazioni a più lunghezze d’onda che è iniziato nel 2003 e si è gradualmente ridotto nel corso di un decennio. La distribuzione dei fotoni suggeriva che si trattava di un buco nero di massa intermedia, alcune decine di migliaia di masse solari.

L’analisi recentemente rilasciata delle osservazioni di follow-up lo supporta, rendendolo uno dei migliori candidati finora, ma è lontano 740 milioni di anni luce. Il centro galattico è molto più vicino, il che significa che se troviamo dei buchi neri di massa intermedia lì, potrebbero essere più facili da studiare.

Questo potrebbe aiutarci a capire domande come: come si formano? E come si formano i buchi neri supermassicci? Un censimento potrebbe aiutarci a capire quanto siano comuni o rari i buchi neri di massa intermedia comuni e come siano distribuiti tra le galassie.

Finora, i risultati della ricerca indicano che guardare il gas vorticoso nel cuore della Via Lattea è un metodo affidabile per cercare candidati con buco nero di massa intermedia; ma dobbiamo ancora confermarne uno in modo sicuro.

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