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Un team internazionale di astronomi ha utilizzato più di 500 immagini del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA nell’arco di due decenni per rilevare sette stelle in rapido movimento nella regione più interna di Omega Centauri, l’ammasso globulare più grande e luminoso del cielo. Queste stelle forniscono nuove prove convincenti della presenza di un buco nero di massa intermedia.
I buchi neri di massa intermedia (IMBH) sono un “anello mancante” a lungo cercato nell’evoluzione dei buchi neri.
Solo pochi altri candidati IMBH sono stati trovati fino ad oggi.
La maggior parte dei buchi neri conosciuti sono estremamente massicci, come i buchi neri supermassicci che si trovano al centro di grandi galassie, o relativamente leggeri, con una massa inferiore a 100 volte quella del Sole.
I buchi neri sono uno degli ambienti più estremi di cui gli esseri umani sono a conoscenza, e quindi sono un terreno di prova per le leggi della fisica e la nostra comprensione di come funziona l’Universo.
Se gli IMBH esistono, quanto sono comuni? Un buco nero supermassiccio cresce da un IMBH? Come si formano gli IMBH stessi? Gli ammassi stellari densi sono la loro casa preferita?
Omega Centauri è visibile dalla Terra ad occhio nudo ed è uno degli oggetti celesti preferiti dagli astronomi dell’emisfero australe. Sebbene l’ammasso si trovi a 17.700 anni luce di distanza, appena sopra il piano della Via Lattea, appare grande quasi quanto la Luna piena se visto da un’area rurale buia.
L’esatta classificazione dell’Omega Centauri si è evoluta nel tempo, man mano che la nostra capacità di studiarla è migliorata.
È stata elencata per la prima volta nel catalogo di Tolomeo quasi duemila anni fa come una singola stella.
Edmond Halley la riportò come una nebulosa nel 1677, e nel 1830 l’astronomo inglese John Herschel fu il primo a riconoscerla come un ammasso globulare.
Gli ammassi globulari sono tipicamente costituiti da un milione di stelle vecchie strettamente legate tra loro dalla gravità e si trovano sia nella periferia che nelle regioni centrali di molte galassie, inclusa la nostra.
Omega Centauri ha diverse caratteristiche che lo distinguono dagli altri ammassi globulari: ruota più velocemente di un comune ammasso globulare e la sua forma è molto appiattita.
Inoltre, Omega Centauri è circa 10 volte più massiccia di altri grandi ammassi globulari, quasi quanto una piccola galassia.
Omega Centauri è composta da circa 10 milioni di stelle legate gravitazionalmente.
Un team internazionale ha ora creato un enorme catalogo dei moti di queste stelle, misurando le velocità di 1,4 milioni di stelle studiando oltre 500 immagini Hubble dell’ammasso.
La maggior parte di queste osservazioni erano destinate a calibrare gli strumenti di Hubble piuttosto che per uso scientifico, ma si sono rivelate un database ideale per gli sforzi di ricerca del team.
L’ampio catalogo, che è il più grande catalogo di moti per qualsiasi ammasso stellare fino ad oggi, sarà reso disponibile apertamente.
“Abbiamo scoperto sette stelle che non dovrebbero essere lì”, ha spiegato Maximilian Häberle del Max Planck Institute for Astronomy in Germania, che ha guidato questa indagine.
“Si stanno muovendo così velocemente che dovrebbero fuggire dall’ammasso e non tornare mai più. La spiegazione più probabile è che un oggetto molto massiccio stia attirando gravitazionalmente queste stelle e le mantenga vicine al centro. L’unico oggetto che può essere così massiccio è un buco nero, con una massa almeno 8200 volte quella del nostro Sole”.
Diversi studi hanno suggerito la presenza di un IMBH in Omega Centauri.
Tuttavia, altri studi hanno suggerito che la massa potrebbe essere stata causata da un ammasso centrale di buchi neri di massa stellare, e hanno suggerito che la mancanza di stelle in rapido movimento al di sopra della necessaria velocità di fuga ha reso un IMBH meno probabile in confronto.
“Questa scoperta è la prova più diretta finora di un IMBH in Omega Centauri”, ha aggiunto il capo del team Nadine Neumayer, anche lei del Max Planck Institute for Astronomy, che ha avviato lo studio con Anil Seth dell’Università dello Utah negli Stati Uniti.
“Questo è eccitante perché ci sono solo pochissimi altri buchi neri conosciuti con una massa simile. Il buco nero di Omega Centauri potrebbe essere il miglior esempio di IMBH nel nostro vicinato cosmico”.
Se confermato, alla sua distanza di 17 700 anni luce, il buco nero candidato risiede più vicino alla Terra rispetto al buco nero di 4,3 milioni di masse solari al centro della Via Lattea, che si trova a 26 000 anni luce di distanza.
Oltre al centro galattico, sarebbe anche l’unico caso noto di un certo numero di stelle strettamente legate a un buco nero massiccio.
Il team scientifico spera ora di caratterizzare il buco nero. Sebbene si ritenga che misuri almeno 8200 masse solari, la sua massa esatta e la sua posizione precisa non sono completamente note. Il team intende anche studiare le orbite delle stelle in rapido movimento, il che richiede ulteriori misurazioni delle rispettive velocità della linea di vista.
Al team è stato concesso del tempo con il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA per fare proprio questo, e ha anche altre proposte in sospeso per utilizzare altri osservatori.
Omega Centauri è stato anche una recente caratteristica di un nuovo rilascio di dati dalla missione Gaia dell’ESA, che conteneva oltre 500.000 stelle.
“Anche dopo 30 anni, il telescopio spaziale Hubble con i suoi strumenti di imaging è ancora uno dei migliori strumenti per l’astrometria ad alta precisione in campi stellari affollati, regioni in cui Hubble può fornire una maggiore sensibilità dalle osservazioni della missione Gaia dell’ESA”, ha condiviso il membro del team Mattia Libralato dell’Istituto Nazionale di Astrofisica in Italia (INAF) e in precedenza di AURA per l’Agenzia Spaziale Europea durante il periodo di questo studio.
“I nostri risultati mostrano l’alta risoluzione e la sensibilità di Hubble che ci stanno dando nuove entusiasmanti intuizioni scientifiche e daranno una nuova spinta al tema degli IMBH negli ammassi globulari”.
I risultati sono stati pubblicati online oggi sulla rivista Nature.
Immagine: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle (MPIA)
