Le stelle indicano un insolito buco nero nella nostra galassia.

Analizzando due decenni e mezzo di immagini provenienti dagli archivi del telescopio spaziale Hubble, gli astrofisici potrebbero aver scoperto prove di un buco nero vicino che potrebbe essere almeno 8.200 volte più massiccio del Sole.

Se ulteriori studi potranno confermare i risultati, l’oggetto sarà il secondo buco nero più grande trovato nella nostra galassia. Potrebbe anche essere il più forte contendente per un buco nero intermedio – un oggetto nell’enigmatica “terra di nessuno” tra i buchi neri “supermassicci” che si ritiene si trovino al centro della maggior parte delle galassie e quelli molto più piccoli che pesano circa quanto una singola grande stella.

Stelle in rapido movimento

L'astrofisico Maximilian Häberle dell'Istituto Max Planck per l'astronomia di Heidelberg, in Germania, e i suoi collaboratori hanno esaminato più di 500 immagini di ω Centauri, un denso ammasso stellare con 10 milioni di stelle a circa 18.000 anni luce (5,43 kiloparsec) dal sistema solare. Le immagini sono state scattate principalmente per calibrare nel corso degli anni gli strumenti del telescopio Hubble.

Il team ha messo insieme le immagini per ricostruire il movimento di oltre 150.000 stelle nell’ammasso. La maggior parte delle stelle si è mossa come previsto dai modelli teorici, afferma Häberle. "Ma poi c'erano alcuni che si muovevano più velocemente." Sette stelle, tutte vicine al centro di ω Centauri, si muovevano troppo velocemente per essere trattenute dalla sola gravità dell'ammasso.

Ciò suggerisce che le stelle siano state accelerate dall’attrazione gravitazionale di un oggetto massiccio, come un buco nero. Considerando la velocità delle stelle, dovrebbe pesare almeno 8.200 masse solari, ma potrebbe pesare fino a 50.000 masse solari. “Non sapevamo in anticipo se l’avremmo trovato oppure no”, spiega Häberle. “Era un po’ rischioso e non saremmo riusciti a trovare nulla”.

"È un esperimento difficile" e le prove dell'esistenza di un buco nero sono "ancora molto lontane dall'essere conclusive", afferma Gerry Gilmore, astrofisico dell'Università di Cambridge, nel Regno Unito. In particolare, i dati non mostrano ancora alcun segno delle traiettorie orbitanti l'una attorno all'altra come previsto da un oggetto massiccio, come sarebbe il caso delle stelle orbitanti attorno a un oggetto massiccio. Nel caso di Sagittarius A*, il buco nero da 4,3 milioni di masse solari al centro della Via Lattea, Anni di osservazione hanno trovato prove inconfutabili di tali percorsi curvi, uno per i due principali ricercatori nel 2020 Premio Nobel ricevuto. Il telescopio spaziale Gaia ha anche scoperto alcuni buchi neri dormienti a forma di stella dovuti al movimento di una singola stella compagna ².

La maggior parte dei buchi neri è stata scoperta negli ultimi cinquant’anni utilizzando radiazioni come i raggi X o le onde radio ³prodotto dal gas surriscaldato che entra a spirale nel foro. Il primo indizio dell'esistenza di Sagittarius A* era in realtà una fonte radio fredda, sebbene non molto brillante. Ma nessuna di tali emissioni è stata trovata in ω Centauri.

Pesi medi enigmatici

La massa dell’oggetto candidato in ω Centauri lo collocherebbe chiaramente nell’intervallo dei buchi neri intermedi, generalmente tra 100 e 100.000 masse solari. Finora, l’unica prova concreta dell’esistenza di buchi neri in quest’area proviene dalla rilevazione delle onde gravitazionali prodotte da due buchi neri che si fondono. Uno di questi eventi è stato osservato nel 2019, si dice che abbia creato un oggetto di circa 150 masse solari.

La ricerca di buchi neri di medie dimensioni ha una lunga storia di affermazioni che vengono poi smentite. Gli astrofisici sospettano da tempo che alcune sorgenti di raggi X “ultraluminosi” potrebbero essere buchi neri di queste dimensioni. Ma è stato ora dimostrato che la maggior parte di questi candidati sono stelle di neutroni, che brillano in modo insolitamente intenso assorbendo materiale surriscaldato da una stella compagna. "Questi sono molto probabilmente associati a sistemi binari giovani 'normali'", afferma Giuseppina Fabbiano, astrofisica presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicals a Cambridge, Massachusetts.

Rimangono grandi domande, tra cui come alcuni buchi neri diventano supermassicci e se sono il risultato di molteplici fusioni, a partire dai buchi neri stellari e proseguendo attraverso masse intermedie come quella del candidato in ω Centauri.

Il team sta ora pianificando studi di follow-up con il telescopio spaziale James Webb, afferma Häberle. Mentre i dati di Hubble mostreranno solo come le stelle si muovono attraverso il campo visivo, gli spettri delle stelle mostreranno come si muovono lungo la linea di vista, consentendo agli astronomi di ricostruire le loro velocità in 3D.