MISURATO CON LA TECNICA DELLA RIVERBERAZIONE

L’eco del buco nero svela il suo vero peso

Il mostro al centro della galassia nana Ngc 4395 ha una massa pari ad appena 10mila volte quella del Sole. È stata calcolata misurando il tempo impiegato dalla radiazione per raggiungere il disco di gas che gli ruota intorno. Fra gli autori della scoperta, un’astrofisica originaria di Novara e oggi all’università del Michigan, Elena Gallo. L’abbiamo intervistata

Elena Gallo, astrofisica all’università del Michigan e coautrice della scoperta pubblicata su Nature Astronomy. Fonte: umich.edu

A vederlo battersi sul ring pareva proprio un peso massimo. Ma non appena ha messo piede sulla bilancia è stato costretto a rientrare precipitosamente nella categoria dei pesi piuma: la sua massa è risultata addirittura 40 volte inferiore a quello che si pensava. È il buco nero al centro della galassia nana Ngc 4395, a circa 16 milioni di anni luce, nella costellazione dei Cani da caccia. La posizione che occupa – nel cuore della galassia ospite – è quella di un classico buco nero supermassiccio. La sua massa, però, è incredibilmente light per un oggetto di questo tipo: appena 10mila masse solari.

La scoperta è pubblicata su Nature Astronomy, e del team che è riuscito a pesare il piccoletto – con una tecnica a dir poco ingegnosa – fa parte anche un’astrofisica dell’università del Michigan nata e cresciuta in Italia, Elena Gallo. E questo di Ngc 4395 non è il primo buco nero “supermassiccio ma superleggero” con il quale ha a che fare: già quattro anni fa avevamo dedicato a una sua scoperta un articolo qui su Media Inaf. Originaria di Novara, laurea in fisica a Milano e dottorato in astronomia ad Amsterdam, nel 2005 Gallo si è trasferita negli Stati Uniti, prima all’università della California a Santa Barbara, poi al Mit e infine, appunto, all’università del Michigan – dove si trova ora. E dove l’abbiamo raggiunta per capire come sia riuscita a convincere il buco nero di Ngc 4395 a confessare il suo vero peso.

Come si classificano buchi neri come questo? Supermassivi? Massivi? Di massa intermedia…?

«Direi di massa intermedia. Non c’è una vera e propria demarcazione, ma in generale ci si riferisce ai buchi neri come “supermassivi” sopra un milione di masse solari, e “stellari” sotto le circa cento masse solari. Valori intermedi sono, per l’appunto, intermedi».

E il vostro, esattamente, quanto “pesa”? O meglio, qual è la sua massa?

«La stima precisa è 9100 masse solari, più o meno 1500».

Un record di leggerezza, per un buco nero in quella posizione centrale?

«Non proprio un record, nel senso che ce n’è almeno uno più piccolo. Ma è comunque tra i circa cinque più piccoli scoperti al centro di una galassia. Ed è in assoluto il più piccolo “pesato” con questa tecnica della riverberazione».

La galassia Ngc 4395 vista con lo Schulman Telescope del Mount Lemmon Observatory. Crediti: Schulman Telescope

Ecco, che metodo è, questo della “mappa di riverberazione” del quale vi siete avvalsi? Come funziona?

«È una tecnica che combina due misure: una è una misura di tempo, e più specificamente misura un’eco (non di suono, ma di luce); la seconda è una misura di velocità. In pratica si parte dall’idea che la materia nelle immediate vicinanze al buco nero è densa e caldissima, ed emette radiazione ottica. Quando questa radiazione raggiunge il gas che ruota intorno al buco nero (allo stesso modo in cui i pianeti ruotano intorno al Sole), essa causa delle specifiche emissioni di riga. Qualsiasi variazione nella brillanza della radiazione ottica causerà una variazione nella brillanza delle emissioni di riga, ma con un ritardo temporale, che corrisponde alla distanza tra il buco nero e il gas, diviso per la velocità della luce».

Di che tempi stiamo parlando?

«Le nostre misure hanno rilevato un ritardo, o “eco” (o “riverbero”) di circa 80 minuti, il che significa che la distanza tra il buco nero e il gas è di 80 minuti luce, ovvero circa 10 volte la distanza media tra la Terra e il Sole. La velocità con cui il gas orbita il buco nero è invece di circa 430 km al secondo, ovvero circa 1 milione e 500mila km all’ora. Combinando queste due misure abbiamo stimato che la massa del buco nero è di circa 10mila volte la massa del Sole».

È un metodo che si può applicare a tutti i tipi di buchi neri?

«In genere si utilizza per buchi neri più grandi, e, a differenza di altri metodi “dinamici”, può essere impiegato anche a grandi distanze. Però richiede che in buco nero sia “attivo”, ovvero abbia grandi quantità di materia nelle sue immediate vicinanze».

Quante altre galassie nane con un buco nero al centro conosciamo? E in quante di queste il buco nero è attivo?

«Di galassie nane con un buco nero al centro ne conosciamo qualche centinaio. E la stragrande maggioranza di queste sono attive – per questo sappiamo del loro buco nero: è un effetto di selezione. Però misurare la loro massa è molto complicato, nel senso che le tecniche dinamiche hanno difficoltà con piccoli buchi neri – a meno che non siano vicinissimi – e per la tecnica di riverberazione ci vuole una nana attiva ma anche brillante, il che a sua volta presenta difficoltà. Ngc 4395 è una delle poche ad avere tutte le caratteristiche richieste».

Per le vostre osservazioni vi siete avvalsi del telescopio Gemini North, a Mauna Kea, alle Hawaii. È andata anche lei?

«Sì, la misura di velocità viene da Gemini North. L’osservazione, però, è stata fatta da uno studente coreano, il secondo autore del paper».

E a parte i buchi neri piuma che si spacciano per pesi massimi, quali sono le sue passioni?

«Mi piacciono il buon cibo e il buon vino; bourbon, yoga, correre… e sono un po’ gattara».


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