Hubble: la prima prova diretta di un buco nero errante

DiFabio Meneghella

Giu 11, 2022

Il telescopio spaziale Hubble, in orbita terrestre dal 1990, ha fornito per la prima volta in assoluto una prova diretta di un buco nero solitario, vagante nella Via Lattea (la nostra galassia), mediante una precisa misurazione della sua massa.

Gli astronomi stimano che nella Via Lattea vi siano circa 100 milioni di buchi neri erranti (vaganti); fino ad oggi non erano mai riusciti ad identificarne qualcuno. Il buco nero errante appena rilevato si trova a circa 5.000 anni luce dalla Terra, nel braccio a spirale Carina-Sagittarius della nostra galassia.

I buchi neri solitari, che vagano nella Via Lattea, sono nati grazie all’esplosione di Stelle supernove (20 volte più massicce del Sole), le quali hanno lasciato un nucleo residuo, in seguito schiacciato dalla gravità. Talvolta, se la simmetria della detonazione non è perfetta, questo oggetto cosmico potrebbe essere “lanciato” nello Spazio interstellare, come una palla di cannone, divenendo così un buco nero errante.

Buchi neri isolati nella nostra galassia.
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center, Lead Producer: Paul Morris

I telescopi non possono fotografare un buco nero solitario, perché non ha una Stella al suo fianco, che riveli la sua presenza (la luce di una Stella può seguire la deformazione spazio-temporale causata dal buco nero, rivelandoci la presenza del maestoso corpo celeste).

Tuttavia, la deformazione dello Spazio causata dalla gravità di un oggetto in primo piano, che passa davanti a una Stella situata alle sue spalle, piega e amplifica momentaneamente la luce della Stella posta sullo sfondo. Gli astronomi utilizzano questa “lente d’ingrandimento naturale”, chiamata “microlensing gravitazionale“, per osservare e ingrandire oggetti molto distanti.

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Spiegazione del microlensing gravitazionale.
Credits: INAF (Istituto nazionale di astrofisica)/Animation credit: R. Schulz, ASTRON

La gravità molto intensa del buco nero, posto in primo piano, allunga la durata dell’evento di microlensing di oltre 200 giorni. Inoltre, se l’oggetto in primo piano fosse una Stella, anziché un buco nero, ci sarebbe un cambiamento di colore e, soprattutto, le luci delle due Stelle (quella in primo piano e quella sullo sfondo) si fonderebbero momentaneamente. Gli astronomi non hanno rilevato nessun cambiamento di colore, pertanto l’oggetto in primo piano è sicuramente un buco nero solitario o una Stella a neutroni.

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Il team di Hubble ha osservato un intervallo di massa leggermente inferiore, perciò l’oggetto potrebbe essere una Stella di neutroni o un buco nero. Gli esperti stimano che la massa dell’oggetto compatto invisibile sia compresa tra 1,6 e 4,4 volte quella del Sole. Nella fascia alta di questo intervallo l’oggetto sarebbe un buco nero; nella fascia bassa, sarebbe una Stella di neutroni.

“Qualunque cosa sia, l’oggetto è il primo residuo stellare oscuro scoperto a vagare per la galassia, non accompagnato da un’altra Stella”
Casey Lam dell’Università della California, Berkeley

La tecnica del microlensing ha fornito informazioni sulla massa, la distanza e la velocità del buco nero errante. La quantità di deflessione dovuta all’intensa deformazione dello Spazio, ha permesso al team di stimare che il buco nero pesa 7 masse solari. Inoltre, viaggerebbe attraverso la galassia a 160.000 chilometri orari (abbastanza veloce da viaggiare dalla Terra alla Luna in meno di tre ore).

Il prossimo telescopio spaziale “Nancy Grace Roman Space Telescope” della NASA, scoprirà migliaia di eventi di microlensing, i quali saranno misurati con una precisione molto elevata.

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Articolo a cura di Fabio Meneghella

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