Una stella (punto arancione brillante a destra) che si muove attraverso la galassia dopo essere stata “lanciata” da un buco nero di massa intermedia (piccolo anello a sinistra). Crediti: Fulya Kiroglu/Northwestern University
Un nuovo studio condotto dalla Northwestern University ha scoperto che i buchi neri di massa intermedia – se davvero esistono – probabilmente divorano le stelle che si avvicinano “a morsi”, poco per volta, per poi lanciarne i resti attraverso la galassia ospite. Gli autori sono arrivati a questa conclusione grazie a nuove simulazioni 3D con le quali hanno modellato buchi neri di varie masse verso cui hanno “lanciato” stelle delle dimensioni del Sole, per vedere cosa potrebbe accadere.
I ricercatori hanno scoperto che, quando una stella si avvicina a un buco nero di massa intermedia, dapprima viene catturata nell’orbita del buco nero e poi, a ogni passaggio, il buco nero ne divora una parte. Alla fine, non rimane altro che il nucleo deforme e incredibilmente denso della stella, che viene lanciato attraverso la galassia dal buco nero stesso.
«Ovviamente non possiamo osservare direttamente i buchi neri perché non emettono luce», spiega Fulya Kıroğlu della Northwestern, che ha guidato lo studio e lo ha presentato ieri al meeting dell’American Physical Society (Aps). «Dobbiamo quindi guardare alle interazioni tra i buchi neri e i loro ambienti. Abbiamo scoperto che le stelle subiscono più passaggi prima di essere espulse. Dopo ogni passaggio, perdono più massa, provocando un bagliore di luce quando vengono squarciate. Ogni bagliore è più luminoso del precedente, creando una firma che potrebbe aiutare gli astronomi a trovarli».
In realtà, di buchi neri di massa intermedia ne sono stati trovati molto pochi. Addirittura, non è neanche sicuro che quei pochi siano davvero tali. Si tratta di buchi neri con una massa da 10 a 10mila volte quella dei comuni buchi neri stellari, ma non così massicci come i buchi neri supermassicci, la cui massa può arrivare a miliardi di volte quella del Sole. «La loro presenza è ancora dibattuta», afferma Kıroğlu. «Gli astrofisici hanno scoperto prove della loro esistenza, ma queste prove possono spesso essere spiegate da altri meccanismi. Ad esempio, quello che sembra essere un buco nero di massa intermedia potrebbe in realtà essere l’accumulo di buchi neri di massa stellare».
Le simulazioni idrodinamiche sviluppate per questo studio sono servite a esplorare il comportamento di questi oggetti sfuggenti. Attraverso queste simulazioni, Kıroğlu e il suo team hanno scoperto che le stelle possono orbitare attorno a un buco nero di massa intermedia fino a cinque volte prima di essere finalmente espulse. A ogni passaggio attorno al buco nero, la stella perde sempre più massa. Alla fine, il buco nero spinge nella galassia ciò che resta della stella, a velocità estremamente elevate. «Alcune stelle potrebbero essere fortunate e sopravvivere all’evento. La velocità di espulsione è così alta che queste stelle potrebbero essere identificate come stelle iperveloci, che sono state osservate al centro delle galassie», conclude Kıroğlu.
Secondo le simulazioni, questo schema ripetuto creerebbe uno straordinario spettacolo di luci che dovrebbe aiutare gli astronomi a riconoscere e dimostrare l’esistenza di buchi neri di massa intermedia. Ecco perché queste nuove simulazioni sono importanti: non solo suggeriscono i comportamenti dei buchi neri di massa intermedia, ma forniscono anche nuovi indizi per aiutare a individuare questi giganti nascosti nel cielo.
Studiata l’interazione con stelle di massa solare, Kıroğlu prevede ora di simulare diversi tipi di stelle, comprese quelle giganti e le stelle binarie, per esplorare le loro interazioni con i buchi neri.
Per saperne di più:
- Leggi su arXiv il pre-print dell’articolo “Tidal disruptions of main-sequence stars by intermediate-mass black holes” di Fulya Kıroğlu, James C. Lombardi Jr., Kyle Kremer, Giacomo Fragione, Shane Fogarty, Frederic A. Rasio