STUDIO SU NATURE

Se materia oscura e buco nero divorziano

Nuove ricerche mostrano che le dimensioni del buco nero centrale di una galassia non sono legate all'alone di materia oscura della stessa. Circa nella metà dei casi non è così, in particolare nelle galassie senza bulge. Risaliti (OA Arcetri): "Nuovi elementi da considerare nei modelli cosmologici e di evoluzione delle galassie".

Quando si entra nel cuore dei fenomeni più spaventosi, spettacolari e misteriosi dell’Universo, le certezze sono poche e tutt’altro che incrollabili. Una di queste è appena venuta meno: l’idea per cui l’alone di materia oscura che circonda una galassia è determinante per le dimensioni del buco nero gigante al centro. “Secondo il modello cosmologico del Big Bang”, spiega Guido Risaliti, astronomo dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, “le galassie, il loro bulge, ovvero il nucleo impacchettato e sferico dove abitano le stelle più antiche, e i buchi neri giganti al centro si formano per aggregazione di materia. A esercitare la parte del leone, il ruolo dominanate dal punto di vista del campo gravitazionale, è la materia oscura. Teoricamente, quindi, ci si poteva aspettare che ci fosse una correlazione diretta tra la materia oscura e la massa dei buchi neri”. Un po’ come pensare che i cavalli del motore di un’automobile siano una buona spia di quanto corra e quanta benzina consumi. Logico, apparentemente.

Invece non è così, almeno non sempre. Come spiegano questa settimana su Nature, John Kormendy dell’Università del Texas di  Austin e James Peebles, della Princeton University, nelle galassie senza bulge, o con uno pseudobulge, la massa del buco nero non ha correlazioni né con il disco centrale della galassia, né con l’alone di materia oscura che circonda la stessa. In pratica, buco nero e materia oscura convivono come divorziati in casa.

Evidenze contrarie, invece, si hanno per le galassie con bulge: in queste ultime, per tutta una serie di parametri (massa, luminosità, velocità delle stelle) è chiaro che il buco nero gigante si è nutrito del bulge e si è evoluto insieme a esso.

Due esempi speculari e opposti in tal senso sono la Via Lattea e la vicina Andromeda. In entrambe l’alone di materia oscura è pressoché analogo. Ma nella prima, senza bulge, ospitiamo un modestissimo buco nero al centro (ecco il classico elefante che partorisce un topolino). Nella seconda, che invece ha un bulge prominente, si trova un buco nero gigante di quasi 100 milioni di masse solari. Condizioni iniziali identiche, risultati finali assolutamente divergenti.

Come si spiega questa differenza? Secondo gli autori, bisogna prendere in considerazione almeno un diverso processo di formazione dei buchi neri, ancora enigmatico, che non è considerato dai modelli standard di formazione ed evoluzione delle galassie. Per dirlo in modo semplice, gli scienziati ipotizzano che i buchi neri possano accrescersi non solo ingurgitando impressionanti quantità di materia, ma anche “smozzicando” qua e là, a piccoli bocconi. “È un’ipotesi che non può essere scartata, ma non è sufficiente per screditare le teorie attuali più fondate”, afferma Risaliti. “Per esempio, il differente risultato tra la Via Lattea e Andromeda potrebbe dipendere dal fatto che i due aloni di materia oscura hanno storie differenti alle spalle, con il primo che si è formato per aggregazione di tanti piccoli aloni, da cui è nato il piccolo buco nero, e il secondo nato come un unico alone gigantesco, da cui ha avuto origine il buco nero extralarge”.