Un Grande Passo nella Caccia ai Buchi Neri: La Scoperta di un Buco Nero di Massa Stellare in Omega Centauri

Gli astronomi hanno fatto un passo significativo nella ricerca di 10.000 buchi neri scomparsi, un mistero che ha confuso gli scienziati per decenni. Questo importante progresso è stato realizzato grazie allo studio di immagini provenienti dal Telescopio Spaziale Hubble della NASA e dalle nuove osservazioni del potente Telescopio Spaziale James Webb.

Combinando oltre vent’anni di dati, i ricercatori sono riusciti a identificare per la prima volta un buco nero di massa stellare nell’ampio ammasso stellare Omega Centauri. Questo è uno dei più grandi ammassi sferoidali nella Via Lattea, contenendo circa 10 milioni di stelle tenute insieme dalla gravità.

Gli scienziati avevano a lungo previsto che Omega Centauri dovesse contenere migliaia di buchi neri di massa stellare, residui delle esplosioni di stelle massicce. Tuttavia, ricerche precedenti effettuate utilizzando metodi come la misurazione del movimento stellare tramite velocità radiali, oppure la rilevazione di raggi X e segnali radio emessi dal materiale che cade nei buchi neri, avevano trovato poche prove di questa popolazione nascosta.

La Nuova Tecnica: Astrometria

Il nuovo studio ha utilizzato una tecnica differente nota come astrometria, che traccia minime variazioni nelle posizioni delle stelle nel tempo. Analizzando decenni di dati da Hubble e combinandoli con le osservazioni infrarosse di Webb, i ricercatori hanno identificato una stella che orbita attorno a un oggetto invisibile con una massa sufficiente per confermare che deve trattarsi di un buco nero.

Denominato oMEGACat BH-2, questo oggetto è il primo buco nero di massa stellare confermato in Omega Centauri. Inoltre, presenta caratteristiche insolite: la sua massa è inferiore a quella prevista, e insieme alla stella compagna visibile forma il sistema binario di buchi neri con il periodo orbitale più lungo conosciuto fino ad oggi.

Matthew Whitaker dell’Università dello Utah, autore principale dello studio, ha dichiarato: «Con i dati di Hubble e Webb, siamo stati in grado di osservare il movimento della stella principale visibile che fa parte di questo sistema binario, che si trova a circa 18.000 anni luce di distanza nell’ambiente denso di Omega Centauri». La precisione di queste misurazioni è incredibile, giungendo fino a una frazione di pixel sui rivelatori di Hubble e Webb. «Senza questi due telescopi spaziali non sarebbe stato possibile trovare questo buco nero».

Una Nuova Comprensione della Popolazione di Buchi Neri

La scoperta ha anche messo in discussione una proposta precedente secondo cui il sistema contenesse una stella di neutroni invece di un buco nero. Estendendo la ricerca pregressa di Hubble con ulteriori misurazioni astrometriche raccolte tra il 2002 e il 2023 e incorporando i dati nel vicino infrarosso di Webb, il team è stato in grado di calcolare la massa dell’oggetto invisibile in maniera più precisa. La stella compagna visibile ha una massa di circa 0,78 volte quella del Sole, mentre il buco nero pesa circa 4,46 masse solari, un valore troppo elevato per essere un buco nero di neutroni.

Anil Seth dell’Università dello Utah, co-autore dello studio, ha affermato: «La sua massa è molto più bassa di quella che ci si aspetterebbe in un ambiente povero di metalli come Omega Centauri, il che è sorprendente e affascinante». I ricercatori adesso sanno che una stella povera di metallo è in grado di formare un buco nero come questo, e devono capire come ciò avvenga.

Un Sistema Binario di Buchi Neri Unico

Le osservazioni dettagliate hanno permesso ai ricercatori di tracciare l’orbita della stella attorno al suo compagno buco nero per oltre due decenni. La stella compie un’orbita completa ogni 94 anni, rendendo oMEGACat BH-2 il sistema binario di buchi neri con il periodo più lungo scoperto fino ad oggi. Gli scienziati ritengono che i due oggetti potrebbero non essersi formati insieme, ma si siano collegati attraverso interazioni nell’ammasso affollato.

Le loro stime suggeriscono che il sistema potrebbe sopravvivere per meno di un miliardo di anni prima di essere disturbato da incontri con stelle vicine, un periodo relativamente breve rispetto all’età stimata di Omega Centauri di circa 12 miliardi di anni.

La Ricerca Continua

«È importante comprendere le popolazioni di buchi neri negli ammassi globulari, poiché ci sono incertezze riguardanti la loro fisica e formazione», ha aggiunto Seth. I ricercatori affermano che questa scoperta segna l’inizio di una ricerca più ampia per simili popolazioni nascoste di buchi neri negli ammassi globulari. Con Hubble e Webb, possono continuare a osservare Omega Centauri e ampliare la ricerca in altri ammassi.

Inoltre, sono entusiasti per il lancio del Telescopio Spaziale Nancy Grace Roman della NASA, che fornirà immagini della zona centrale della galassia con risoluzione simile a quella di Hubble e un campo visivo molto più ampio. «Ci aspettiamo di trovare sistemi binari di buchi neri simili a questo grazie alla regolarità delle osservazioni di Roman», ha concluso Whitaker.

Le scoperte sono state pubblicate lunedì nell’Astrophysical Journal Letters.

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