Credit: Università di Cardiff

Introduzione

Un team di ricerca guidato da scienziati dell’Università di Cardiff afferma di essere più vicino a capire come nasce un buco nero supermassiccio (SMBH) grazie a una nuova tecnica che ha permesso loro di zoomare su uno di questi enigmatici oggetti cosmici con dettagli senza precedenti.

Varie ipotesi

Gli scienziati non sono sicuri se le SMBH si siano formate nelle condizioni estreme poco dopo il big bang, in un processo definito ‘collasso diretto‘, o se siano cresciute molto più tardi da ‘semi‘ di buchi neri risultanti dalla morte di stelle massicce.

  • Se la prima ipotesi fosse vera, le SMBH nascerebbero con masse estremamente grandi – da centinaia di migliaia fino a milioni di volte più massicce del nostro Sole – e avrebbero una dimensione minima fissa.
  • Se la seconda ipotesi, invece, fosse vera allora le SMBH inizierebbero ad essere relativamente piccole, circa 100 volte la massa del nostro Sole e comincerebbero a crescere nel tempo nutrendosi delle stelle e delle nubi di gas che vivono intorno ad esse.

Gli astronomi hanno a lungo cercato di trovare le SMBH di massa più piccola, che sono gli anelli mancanti necessari per decifrare questo problema.

Una SMBH nel “Fantasma di Mirach”

In uno studio pubblicato il 14 luglio scorso, il team guidato dalla Cardiff è andato oltre, rivelando una delle SMBH di massa più bassa mai osservate al centro di una galassia vicina, che pesa meno di un milione di volte la massa del nostro sole.

La SMBH vive in una galassia che è familiarmente conosciuta come “il fantasma di Mirach“, per la sua vicinanza a una stella molto luminosa chiamata Mirach, che le conferisce un’ombra spettrale.

I risultati sono stati ottenuti utilizzando una nuova tecnica con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio all’avanguardia situato in alto sull’altopiano di Chajnantor, sulle Ande cilene, che viene utilizzato per studiare la luce di alcuni degli oggetti più freddi dell’Universo.

L’SMBH nel Fantasma di Mirach sembra avere una massa all’interno della gamma prevista dai modelli a ‘collasso diretto‘”, ha detto il dottor Tim Davis della Scuola di Fisica e Astronomia dell’Università di Cardiff.

Sappiamo che è attualmente attivo e che inghiotte gas, quindi alcuni dei modelli più estremi di ‘collasso diretto’ che generano solo SMBH molto massicci non possono essere veri“.

Questo da solo non basta a distinguere definitivamente la differenza tra il “seme” e il “collasso diretto” – dobbiamo capire le statistiche per questo – ma è un passo enorme nella giusta direzione“.

I buchi neri sono oggetti che sono crollati sotto il peso della gravità, lasciando dietro di sé piccole ma incredibilmente dense regioni di spazio da cui nulla può sfuggire, nemmeno la luce.

Un SMBH è il più grande tipo di buco nero che può essere centinaia di migliaia, se non miliardi, di volte la massa del Sole.

Si ritiene che quasi tutte le grandi galassie, come la nostra Via Lattea, contengano un SMBH situato al suo centro.

Le SMBH sono state trovate anche in galassie molto lontane, come sono apparse poche centinaia di milioni di anni dopo il big bang“, ha detto il dottor Marc Sarzi, un membro del team del dottor Davis dell’Armagh Observatory & Planetarium. “Questo suggerisce che almeno alcune SMBH avrebbero potuto crescere molto massicce in un tempo molto breve, il che è difficile da spiegare secondo modelli per la formazione e l’evoluzione delle galassie“.

Tutti i buchi neri crescono man mano che inghiottono le nubi di gas e disturbano le stelle che si avventurano troppo vicino a loro, ma alcune hanno una vita più attiva di altre. Cercare le più piccole SMBH nelle galassie vicine potrebbe quindi aiutarci a rivelare come iniziano le SMBH“, ha continuato il dottor Sarzi.

Dettagli ad alta risoluzione

Nel loro studio, il team internazionale ha utilizzato nuovissime tecniche per zoomare più che mai nel cuore di una piccola galassia vicina, chiamata NGC404, permettendo loro di osservare le vorticose nubi di gas che circondavano la SMBH al suo centro.

Il telescopio ALMA ha permesso al team di “dissolvere” le nubi di gas nel cuore della galassia, rivelando dettagli di soli 1,5 anni luce di diametro, rendendo questa una delle mappe di gas a più alta risoluzione mai realizzate di un’altra galassia.

La possibilità di osservare questa galassia con una risoluzione così elevata ha permesso al team di superare un decennio di risultati contrastanti e di rivelare la vera natura della SMBH al centro della galassia.

Il nostro studio dimostra che con questa nuova tecnica possiamo davvero iniziare ad esplorare sia le proprietà che le origini di questi misteriosi oggetti“, ha continuato il dottor Davis. “Se c’è una massa minima per un buco nero supermassiccio, non l’abbiamo ancora trovata“.

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