La galassia NGC 4526 vista da Hubble (STS/Hubble)
Non serve essere esperti di astrofisica per capire che pesare un buco nero non è proprio una passeggiata. Per farlo, e stimare la massa dei buchi neri supermassicci che si trovano al centro della maggior parte delle galassie, ora come ora gli astrofisici guardano soprattutto il moto delle stelle nella galassia, e dalle loro orbite deducono la massa del buco nero al centro. Ma questo metodo non si applica bene a tutte le galassie, in particolare non funziona un granché per quelle a spirale, dove i moti dei gas interstellari nascondono quelli delle stelle.
Su Nature di questa settimana, un gruppo guidato da Timothy Davis dello European Southern Observatory a Garching, in Germania, illustra un nuovo metodo per calcolare la massa dei buchi neri. Un metodo applicabile a molte più galassie, più distanti e di tipi più vari. E un metodo che diventerà molto più potente quando sarà applicato ai dati di ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), il nuovo super osservatorio interferometrico che l’ESO ha appena finito di costruire in Cile.
Il metodo si basa sullo studio dei movimenti delle nubi di gas molecolare (gas formato per lo più da idrogeno in forma molecolare, caratteristico delle zone dove si formano nuove stelle) all’interno delle galassie, e sul confronto di quei moti con quelli previsti dai modelli al computer in presenza o in assenza di un buco nero. Per metterlo alla prova, i ricercatori hanno studiato i gas della galassia NGC 4526, e una volta dati in pasto alle loro simulazioni i movimenti dei suoi gas hanno ottenuto una stima di 450 milioni di masse solari per il buco nero che deve trovarsi al suo centro.
“Finora sono state misurate le masse solo di qualche decina di buchi neri supermassicci” spiega Michele Cappellari dell’Università di Oxford, tra gli autori dello studio. “Questa nuova tecnica potrebbe permettere di misurarne diverse centinaia, e la cosa è importante perché la massa dei buchi neri è legata strettamente alle proprietà delle galassie che li ospitano. In realtà non si riesce a spiegare in modo convincente la formazione delle gallassie senza metterci un buco nero supermassiccio nel mezzo”
Finora, la maggior parte dei buchi neri supermassicci sono stati studiati usando Hubble. Che pur essendo al riparo dal disturbo dell’atmosfera, è comunque uno strumento piccolo, con i suoi 2,4 metri di diametro. E quindi non cattura abbastanza luce per osservare galassie oltre una certa distanza. Quelle che poteva vedere, ormai le ha viste tutte.
Per andare oltre, Cappellari e i suoi colleghi hanno usato CARMA (Combined Array for Research in Millimeter-Wave Astronomy), un interferometro in banda millimetrica che combinando 23 telescopi singoli nella Sierra Nevada (USA) simula un telescopio molto più grande. Anche CARMA è relativamente piccolo, tanto che sono servite 100 ore di osservazione per misurare la massa di un singolo oggetto.
“La galassia scelta per questo studio, NGC 4526, di per sé non ha nulla di particolarmente interessante” chiarisce Cappellari. “Solo era stato studiato in una survey precedente, da cui sapevamo che aveva un bel disco di gas molecolare che si prestava bene a essere analizzato”.
Ma in futuro, questo tipo di studio dei movimenti dei gas molecolari potrebbe applicarsi a molte altre galassie, anche quelle a spirale per cui è più difficile usare come riferimento i moti delle stelle.
Applicata a ALMA, poi, con le sue 50 antenne di 12 metri di diametro ciascuna, la tecnica permetterebbe di arrivare molto più lontano, e di impiegare 100 volte meno (quindi un’ora o poco più) per misurare la massa di un buco nero supermassiccio. ” alma sarà molto più sensibile, e permetterà di andare più distante e campionare una porzione di universo più ampia” spiega Cappellari, il cui gruppo sta già preparando una proposta per una survey che sfrutti proprio il nuovo supertelescopio ESO.