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È il primo oggetto di questo tipo individuato nella nostra galassia. Potrebbe essere stato lanciato nello spazio da una supernova.
Gli astronomi potrebbero aver scoperto il primo buco nero fluttuante della Via Lattea, grazie a una tecnica chiamata microlensing gravitazionale, cioè osservando la luce di una stella più distante mentre viene distorta dal forte campo gravitazionale dell’oggetto.
Se, come credono gli astronomi, la morte di grandi stelle lascia dietro di sé buchi neri, ci dovrebbero essere centinaia di milioni di loro sparsi in tutta la galassia della Via Lattea. Il problema è che i buchi neri isolati sono invisibili.
Il team, guidato da Casey Lam e Jessica Lu, professore associato di astronomia alla UC Berkeley, stima che la massa dell’oggetto invisibile sia compresa tra 1,6 e 4,4 volte quella del sole. Poiché il residuo di una stella morta debba essere più pesante di 2,2 masse solari per collassare in un buco nero, i ricercatori della UC Berkeley avvertono che l’oggetto potrebbe essere una stella di neutroni invece di un buco nero. Le stelle di neutroni sono anche oggetti densi e altamente compatti, ma la loro gravità è bilanciata dalla pressione interna dei neutroni, che impedisce un ulteriore collasso in un buco nero.
Che si tratti di un buco nero o di una stella di neutroni, l’oggetto è il primo residuo stellare oscuro – un “fantasma” stellare – scoperto a vagare per la galassia.
”Questo è il primo buco nero fluttuante o stella di neutroni scoperto con microlensing gravitazionale”, ha detto Lu. “Con il microlensing, siamo in grado di sondare questi oggetti solitari e compatti e pesarli. Penso che abbiamo aperto una nuova finestra su questi oggetti oscuri, che non possono essere visti in nessun altro modo”.
Determinare quanti di questi oggetti compatti popolano la galassia della Via Lattea aiuterà gli astronomi a capire l’evoluzione delle stelle – in particolare, come muoiono – e forse rivelerà se qualcuno dei buchi neri invisibili sono buchi neri primordiali, che alcuni cosmologi pensano siano stati prodotti in grandi quantità durante il Big Bang.
L’analisi di Lam, Lu e del loro team internazionale è stata accettata per la pubblicazione su The Astrophysical Journal Letters. L’analisi include altri quattro eventi di microlensing che il team ha concluso non sono stati causati da un buco nero, anche se due sono stati probabilmente causati da una nana bianca o da una stella di neutroni. Il team ha anche concluso che la probabile popolazione di buchi neri nella galassia è di 200 milioni – circa ciò che la maggior parte dei teorici ha previsto.
Un team concorrente dello Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora ha analizzato lo stesso evento di microlensing e afferma che la massa dell’oggetto compatto è più vicina a 7,1 masse solari e indiscutibilmente un buco nero. Un documento che descrive l’analisi del team STScI, guidato da Kailash Sahu, è stato accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal.
Entrambi i team hanno utilizzato gli stessi dati: l’Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), che impiega un telescopio da 1,3 metri in Cile gestito dall’Università di Varsavia, e l’esperimento Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), che è montato su un telescopio da 1,8 metri in Nuova Zelanda gestito dall’Università di Osaka. I dati astrometrici provengono dal telescopio spaziale Hubble della NASA. STScI gestisce il programma scientifico per il telescopio e conduce le sue operazioni scientifiche.
Poiché entrambe le indagini di microlensing hanno catturato lo stesso oggetto, ha due nomi: MOA-2011-BLG-191 e OGLE-2011-BLG-0462, o OB110462, in breve.
Mentre indagini come queste scoprono circa 2.000 stelle illuminate dal microlensing ogni anno nella galassia della Via Lattea, l’aggiunta di dati astrometrici è ciò che ha permesso ai due team di determinare la massa dell’oggetto compatto e la sua distanza dalla Terra. Il team guidato dalla UC Berkeley ha stimato che si trova tra 2.280 e 6.260 anni luce (700-1920 parsec) di distanza, in direzione del centro della Via Lattea e vicino al grande rigonfiamento che circonda il buco nero massiccio centrale della galassia.
Il gruppo STScI ha stimato che si trova a circa 5.153 anni luce (1.580 parsec) di distanza.
I buchi neri in binarie sono visti sia nei raggi X, prodotti quando il materiale della stella cade sul buco nero, sia dai recenti rivelatori di onde gravitazionali, che sono sensibili alle fusioni di due o più buchi neri. Ma questi eventi sono rari.
Per confermare che OB110462 è stato causato da un oggetto super-compatto, Lu e Lam hanno chiesto ulteriori dati astrometrici da Hubble, alcuni dei quali sono arrivati lo scorso ottobre. Questi nuovi dati hanno mostrato che il cambiamento di posizione della stella a seguito del campo gravitazionale della lente è ancora osservabile 10 anni dopo l’evento.
Lu e Lam sospettano che le diverse conclusioni dei due team siano dovute al fatto che i dati astrometrici e fotometrici forniscono misure diverse dei movimenti relativi degli oggetti in primo piano e di sfondo. Anche l’analisi astrometrica differisce tra le due squadre. Il team guidato dalla UC Berkeley sostiene che non è ancora possibile distinguere se l’oggetto è un buco nero o una stella di neutroni, ma sperano di risolvere la discrepanza con più dati di Hubble e una migliore analisi in futuro.
Entrambi i team hanno anche stimato la velocità dell’oggetto. Il team Lu/ Lam ha trovato una velocità relativamente tranquilla, meno di 30 chilometri al secondo. Il team STScI ha trovato una velocità insolitamente grande, 45 km / s, che ha interpretato come il risultato di un calcio che il presunto buco nero ha ottenuto dalla supernova che lo ha generato.
Lu interpreta la stima della bassa velocità del suo team come potenzialmente a supporto di una nuova teoria secondo cui i buchi neri non sono il risultato di supernove – l’ipotesi regnante oggi – ma provengono invece da supernove fallite.
Immagine: NASA, ESA, Kailash Sahu(STScI), with image processing by STScI’s Joseph DePasquale
