Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio
I buchi neri supermassicci sono giganti cosmici, con masse che vanno da qualche milione fino a miliardi di volte quella del Sole. Si pensa che al centro di quasi tutte le galassie ce ne sia uno, ma quello che ha scoperto di recente un team internazionale di astronomi è senza dubbio un buco nero da record: contiene circa 17 miliardi di soli. La scoperta implica che questi colossi potrebbero essere più comuni di quanto pensiamo.
Fino ad oggi i buchi neri supermassicci più grandi che conoscevamo avevano masse pari a 10 miliardi di volte quella del Sole, e si trovavano in galassie molto grandi, all’interno di ammassi di galassie molto densi. L’attuale detentore del record di massa si trova nell’ammasso della Chioma, e contiene circa 21 miliardi di masse solari. Il buco nero appena scoperto si trova invece all’interno della galassia NGC 1600, nella direzione opposta del cielo rispetto all’ammasso della Chioma, in una regione apparentemente scarsa di galassie a circa 200 milioni di anni luce dalla Terra. Tutte queste caratteristiche rendono molto interessante questo gigante, spiega Chung-Pei Ma, professoressa presso l’Università della California, nonché a capo della campagna osservativa MASSIVE dedicata alle galassie vicine e massicce. Se trovare un buco nero di grandi dimensioni in una galassia massiccia e collocata in una regione affollata è abbastanza prevedibile, lo è decisamente meno immaginare di scoprirne in regioni più sgombre dell’Universo.
«Gli ammassi ricchi di galassie come quello della Chioma sono molto rari, ma esistono un paio di galassie delle dimensioni di NGC 1600 all’interno di gruppi di media grandezza», dice Ma. «Quindi ora viene da domandarsi se questo oggetto possa rappresentare solo la punta di un iceberg».
Un aspetto interessante della scoperta è la precisione con cui conosciamo la stima di massa del buco nero di NGC 1600. Mentre quello scoperto nel 2011 all’interno della galassia NGC 4889, nell’ammasso della Chioma, aveva un limite superiore di 21 miliardi di masse solari e un limite inferiore di 3 miliardi di masse solari, la stima per NGC 1600 è molto più precisa, con un intervallo di masse possibili tra 15.5 e 18.5 miliardi di masse solari.
Un’immagine d’archivio della galassia NGC 1600 e, nell’inserto, un ingrandimento ottenuto dal telescopio spaziale Hubble. Crediti: ESA/Hubble image courtesy of STScI
È interessante inoltre notare che le stelle in rotazione attorno al nucleo centrale di NGC 1600 si muovono come se il buco nero appartenesse a un sistema binario. I sistemi di questo tipo sono piuttosto comuni nelle galassie di grandi dimensioni, poiché si ritiene che le galassie crescano attraverso fusioni successive con altre galassie, ognuna delle quali ospita molto probabilmente un buco centrale. Questi buchi neri verrebbero quindi fusi all’interno del nucleo di una nuova e più grande galassia in seguito ad una reciproca danza orbitale, dando luogo a un buco nero più grande ed emettendo onde gravitazionali.
La campagna osservativa MASSIVE, iniziata nel 2014, è stata promossa e sostenuta dalla National Science Foundation e ha lo scopo di ottenere stime di massa per stelle, materia oscura e buchi neri centrali appartenenti a 100 galassie massicce e vicine. Più precisamente, si occupa di galassie con più di 300 miliardi di masse solari, ed entro 350 milioni di anni luce di distanza dalla Terra.
Il buco nero supermassiccio trovato nella galassia NGC 1600 è uno dei primi successi del progetto, e dimostra ancora una volta il valore della ricerca sistematica del cielo notturno. Se il gruppo di ricercatori si fosse limitato all’osservazione di regioni ad alta densità di galassie, infatti, questa scoperta non sarebbe mai stata possibile. I dati che hanno permesso di scovare il buco nero oversize sono stati raccolti dal telescopio spaziale Hubble e dai telescopi da Terra Gemini alle Hawaii e McDonald Observatory in Texas
Il telescopio Gemini Nord all’osservatorio di Mauna Kea, alle Hawaii. Crediti: Gemini Observatory/Association of Universities for Research in Astronomy
Grazie ai dati spettrali raccolti dal telescopio Gemini è stato possibile notare che le stelle localizzate nei pressi del buco nero viaggiano pressoché tutte lungo orbite circolari, con pochissime eccezioni di movimenti radiali verso l’interno o verso l’esterno. Questo potrebbe indicare che le stelle più vicine al buco nero sono state scagliate via da un effetto fionda, simile a quello che sfruttano le sonde spaziali per prendere velocità durante i loro viaggi interplanetari. I dati indicano che il responsabile di questa centrifuga cosmica potrebbe essere un sistema binario di buchi neri.
Se, come sembra, NGC 1600 contiene davvero una coppia di buchi neri con una massa totale di 17 miliardi di soli in orbita uno attorno all’altro a una distanza di una frazione di anno luce, gli attuali Pulsar Timing Array dedicati alla ricerca onde gravitazionali dovrebbero essere in grado di captare l’emissione di questo sistema, spiega Chung-Pei Ma.
Le immagini raccolte dal telescopio spaziale Hubble hanno rivelato che la zona centrale di NGC 1600 è insolitamente debole, indicando una mancanza di stelle vicine al buco nero. Questa caratteristica distingue le galassie massicce da quelle ellittiche standard, che sono molto più brillanti al centro. «Un’impronta tipica di un buco nero binario è la pulizia del nucleo causata da effetti dinamici», dice Ma. Questa caratteristica aiuterà il team di ricercatori a raffinare la campagna osservativa MASSIVE, e a trovare altri buchi neri supermassicci nelle regioni più vicine alla Terra.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “A 17-billion-solar-mass with a diffuse core” di Jens Thomas, Chung-Pei Ma, Nicholas J. McConnell, Jenny E. Greene, John P. Blakeslee e Ryan Janish