LO STUDIO È PUBBLICATO SU NATURE ASTRONOMY

Buco nero smascherato dalla morte di una stella

Un buco nero di massa intermedia nascosto in una galassia nana si è rivelato agli astronomi quando ha divorato una stella che gli si era avvicinata troppo. La distruzione della stella – un evento conosciuto come tidal disruption event – ha prodotto un bagliore che ha temporaneamente oscurato la luce delle stelle della galassia e dal profilo della sua luminosità è stato possibile stimare la massa del buco nero

     14/11/2022
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Gli astronomi hanno scoperto una stella lacerata da un buco nero nella galassia Sdss J152120.07+140410.5, a 850 milioni di anni luce di distanza. I ricercatori hanno usato il telescopio spaziale Hubble per studiare l’evento transiente che ne è derivato, At 2020neh, mostrato al centro dell’immagine. La telecamera ultravioletta di Hubble ha visto un anello di stelle formarsi attorno al nucleo della galassia in cui si trova At 2020neh. Crediti: Nasa, Esa, Ryan Foley/Uc Santa Cruz

Come un camaleonte mimetizzato su un ramo, un buco nero di massa intermedia se ne stava in agguato, inosservato, in una tranquilla galassia nana a 850 milioni di anni luce di distanza. Finché, quando una sfortunata stellina gli si è avvicinata troppo, si è indirettamente mostrato, divorandola.

Gli astronomi li chiamano eventi di distruzione mareale – in inglese, tidal disruption event o Tde – e nel caso del buco nero in questione ha prodotto un bagliore talmente forte da eclissare per un breve periodo la luce emessa da tutte le stelle della galassia ospite.

Il bagliore, catturato dagli astronomi grazie allo Young Supernova Experiment (Yse), una survey progettata per rilevare esplosioni cosmiche ed eventi astrofisici transitori, potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio le relazioni tra buchi neri e galassie. I risultati della scoperta sono stati riportati su Nature Astronomy.

Nell’articolo viene presentato At 2020neh, il candidato del Tde ospitato dalla galassia nana di cui sopra. In particolare, At 2020neh può essere descritto da una distruzione mareale di una stella di sequenza principale da parte di un buco nero di circa 104,7–105,9 masse solari. Un buco nero massiccio, certamente, ma non troppo.

I buchi neri massicci al centro delle galassie sono pressoché sempre presenti. Tuttavia, la popolazione di buchi neri massicci all’interno delle galassie nane non è ancora nota. Si pensa che tali galassie ospitino buchi neri con masse proporzionalmente piccole, compresi gli schivi buchi neri di massa intermedia. Storicamente, l’identificazione di questi sistemi si è basata sul rilevamento della luce emessa dai dischi di accrescimento dei buchi neri stessi. Senza questa luce, sono difficili da rilevare. Gli eventi di distruzione mareale sono un modo diretto per sondare questi enormi oggetti, poiché il tempo di salita della luminosità di questi bagliori è teoricamente correlato alla massa del buco nero.

Secondo il coautore Ryan Foley, della Uc Santa Cruz, la scoperta ha creato un certo fermento perché è evidente come sia possibile utilizzare gli eventi di distruzione mareale non solo per trovare più buchi neri di massa intermedia in galassie nane, ma anche per misurarne la massa.

«Il fatto che siamo stati in grado di catturare questo buco nero di dimensioni intermedie mentre divorava una stella ci ha offerto una straordinaria opportunità di rilevare ciò che altrimenti ci sarebbe stato nascosto», riporta Charlotte Angus del Niels Bohr Institute. «Inoltre, possiamo utilizzare le proprietà del bagliore per comprendere meglio questo gruppo sfuggente di buchi neri di massa intermedia, che potrebbe rappresentare la maggior parte dei buchi neri al centro delle galassie».

Gli astronomi ipotizzano che i buchi neri supermassicci, con milioni o miliardi di volte la massa del Sole, che si trovano al centro di tutte le galassie massicce, potrebbero essersi accresciuti a partire da buchi neri di massa intermedia. Una teoria, questa, che presuppone un universo primordiale pieno di piccole galassie nane con buchi neri di massa intermedia. Nel tempo, queste galassie si sarebbero fuse o sarebbero state inghiottite da galassie più massicce, i loro nuclei si sarebbero uniti, per poi generare le enormi masse al centro delle galassie. Questo processo di fusione alla fine avrebbe creato i buchi neri supermassicci che vediamo oggi.

«Se riuscissimo a definire la popolazione di buchi neri di massa intermedia là fuori, quanti ce ne sono e dove si trovano, potremmo capire se le nostre teorie sulla formazione dei buchi neri supermassicci sono corrette», afferma il coautore Enrico Ramirez-Ruiz della Uc Santa Cruz.

Ma tutte le galassie nane hanno buchi neri di medie dimensioni? «È difficile da affermare, perché rilevare buchi neri di massa intermedia è estremamente impegnativo», dice Ramirez-Ruiz.

Le classiche tecniche per andare a caccia di buchi neri spesso non sono abbastanza sensibili da scoprire quelli che si trovano al centro delle galassie nane. Di conseguenza, solo una minuscola frazione di galassie nane è nota per ospitare buchi neri di massa intermedia. Trovare più buchi neri di medie dimensioni con eventi di distruzione mareale potrebbe aiutare a risolvere il dibattito su come si formano i buchi neri supermassicci.

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A fast-rising tidal disruption event from a candidate intermediate-mass black hole” di C. R. Angus, V. F. Baldassare, B. Mockler, R. J. Foley, E. Ramirez-Ruiz, S. I. Raimundo, K. D. French, K. Auchettl, H. Pfister, C. Gall, J. Hjorth, M. R. Drout, K. D. Alexander, G. Dimitriadis, T. Hung, D. O. Jones, A. Rest, M. R. Siebert, K. Taggart, G. Terreran, S. Tinyanont, C. M. Carroll, L. DeMarchi, N. Earl, A. Gagliano, L. Izzo, V. A. Villar, Y. Zenati, N. Arendse, C. Cold, T. J. L. de Boer, K. C. Chambers, D. A. Coulter, N. Khetan, C. C. Lin, E. A. Magnier, C. Rojas-Bravo, R. J. Wainscoat & R. Wojtak