Enorme e impossibile: scoperto un buco nero che non dovrebbe esistere

 Individuato a soli 15.000  anni luce da noi un buco nero stellare con una massa spaventosa: circa 70 volte quella del Sole. La scoperta pubblicata su Nature è stata fatta da un gruppo internazionale di scienziati guidato da Jifeng Liu, astrofisico all’Osservatorio Astronomico Nazionale di Pechino dell’Accademia Cinese delle Scienze, e del quale fa parte anche Mario Lattanzi dell’INAF di Torino.

Aver scoperto un oggetto celeste di tale massa ha stupito gli astronomi: la possibilità di trovarne così massicci tra i 100 milioni che popolano la nostra Galassia era, infatti,  pari a zero o quasi.  Nella maggior parte dei casi, secondo le stime degli astronomi, i buchi neri sono molto più leggeri, e quando sono molto massivi possano arrivare ad avere una massa che non è più di 15 volte quella del Sole.

 «Non so se sia il più grande mai trovato, ma la cosa straordinaria è che, stando alle teorie attuali dell’evoluzione stellare, buchi neri stellari così massicci non dovrebbero nemmeno esistere, perlomeno non nella nostra galassia, spiega Lattanzi da Shanghai, dove si trova in questi giorni per lavorare insieme ad alcuni dei colleghi con i quali ha firmato l’articolo appena pubblicato. “In realtà – continua –  indizi della loro esistenza ce ne sono, ma arrivano da “osservazioni” di tipo del tutto diverso e indipendente: i segnali registrati dagli interferometri per onde gravitazionali Ligo e Virgo, attribuiti alla collisione fra buchi neri molto più massicci dei tipici buchi neri stellari”.

 Come è stato scoperto il “mostro?”  Misurando le variazioni della velocità radiale, spiegano i ricercatori nello studio,  si possono individuare le stelle che si comportano come se fossero in un sistema binario, e se una di queste non ha una compagna visibile, scatta l’allarme: il compagno invisibile potrebbe essere un buco nero. Ed è  ciò che è accaduto osservando una stella brillante di classe spettrale B (di circa 12ma magnitudine) con una massa pari a 8 volte la massa solare. Analizzando il suo moto orbitale, è emerso che stava ruotando in circa 79 giorni attorno a un oggetto invisibile di 70 masse solari: il buco nero LB-1, appunto.

Ma la massa impossibile non è l’unico tratto insolito di questo buco nero. Del tutto fuori scala è anche l’ampiezza dell’orbita che percorre. LB-1 si trova, infatti, in un sistema binario, e la compagna che gli ruota attorno impiega ben 79 giorni per compiere un giro completo. Altrettanto anomalo è il suo “silenzio”: a differenza di pressoché tutti i buchi neri stellari fino a oggi identificati, LB-1 non emette raggi X, e questo lo rende anche assai difficile da individuare.

 “Fino a pochi anni fa, i buchi neri di origine stellare potevano essere scoperti solo quando divoravano gas da una stella compagna. Questo processo – spiega  ancora Liu – produce, infatti, potenti emissioni di raggi X che, rilevate dai telescopi, mostrano la presenza dell’oggetto collassato. Tuttavia, la stragrande maggioranza dei buchi neri presenti nella nostra galassia di solito non è impegnata in banchetti cosmici, e resta dunque per la maggior parte del tempo nell’oscurità completa. Ecco perché sono solo circa due dozzine su 100 milioni i buchi neri galattici a oggi identificati con certezza e misurati”.

Come hanno fatto, allora, gli astronomi a individuare LB-1? Utilizzando una tecnica completamente diversa, basata non su un telescopio per raggi X, bensì su un telescopio ottico da 4 metri, LAMOST, sono andati alla ricerca di stelle che orbitano attorno a un oggetto invisibile. Una scoperta resa possibile dallo spettrografo multifibre (ne ha a disposizione quattro mila) a bassa risoluzione di LAMOST che si trova a 1000 metri di altezza in località Xinglong a nordest di Pechino. Per più di due anni gli astronomi hanno tenuto d’occhio circa tremila stelle brillanti, facendo per ciascuna circa 30 misure di velocità radiale. Per avere la certezza che si trattasse proprio di un mostro cosmico, sono state fatte  ulteriori osservazioni del sistema LB-1 con altri spettrografi ad altissima precisione (OSIRIS e HIRES) e con i dati ottenuti è stata ricostruita con più precisione l’orbita spettroscopica e, inoltre, con il contributo del satellite Gaia dell’Esa è stata confermata la natura “non singola” della stella in quanto compagna di un buco nero. Il lavoro non è certo finito con questa scoperta, Liu e il suo gruppo di ricercatori stanno già conducendo una nuova campagna di osservazione per misurare le proprietà di LB-1 in modo ancora più preciso e scoprire altri sistemi simili. «Vogliamo scoprire numerose dozzine di buchi neri – conclude  Liu – per esplorare le popolazioni di questi oggetti in tutta la loro varietà e comprendere meglio le fasi finali della vita delle stelle massicce”.

Rita Lena

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