Una nuova classe di buchi neri potrebbe essere in agguato nell'universo, e questi potrebbero essere molto più piccoli di quello che gli scienziati hanno trovato prima, secondo i nuovi risultati.
I buchi neri sono enormi oggetti celesti che divorano tutto ciò che viene troppo vicino; nemmeno la luce può sfuggire all'intensa presa gravitazionale di un buco nero. La ricerca di buchi neri, piccoli e grandi - come quelli supermassicci che si trovano al centro della maggior parte delle galassie, compresa la nostra - aiuta i ricercatori a mettere insieme il funzionamento dell'universo e crea una narrazione per la vita e la morte delle stelle.
Questo perché i buchi neri sono i cadaveri di quelle che erano le stelle massicce che subirono una morte esplosiva, collassando alla fine su se stesse. La morte esplosiva e il successivo crollo delle stelle possono formare due diversi oggetti. Se la stella originale è abbastanza massiccia, questa esplosione produrrà un buco nero, ma in caso contrario il cadavere formerà invece un piccolo oggetto denso noto come stella di neutroni.
Gli astronomi in genere cercano questi buchi neri nella nostra galassia misurando i raggi X che vengono emessi quando i buchi neri sottraggono materiale dalle stelle vicine. Nelle galassie lontane, d'altra parte, i ricercatori cercano onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due buchi neri o da una collisione di stelle di neutroni.
Ma un gruppo di ricercatori si è chiesto se potrebbero esserci buchi neri a massa relativamente bassa che non emettono i segnali a raggi X rivelatori di altri buchi neri. Tali ipotetici buchi neri probabilmente esisterebbero in un sistema binario con un'altra stella, sebbene orbiterebbero abbastanza lontano da questa stella da non mangiare molto dal loro compagno stellare; in quanto tale, i ricercatori hanno ipotizzato che questi piccoli buchi neri non emanerebbero raggi X rilevabili e quindi rimarrebbero invisibili agli astronomi, ha detto Todd Thompson, professore di astronomia presso la Ohio State University e autore principale dello studio che stabilisce il nuove scoperte.
"Siamo abbastanza sicuri che ci debbano essere molti, molti di questi buchi neri nei sistemi binari con stelle là fuori nelle galassie, solo che non li abbiamo trovati perché sono difficili da trovare", ha detto Thompson a Live Science. Ma "è sempre interessante cercare di trovare cose che non si possono vedere".
Thompson e i suoi colleghi hanno cercato prove di questi buchi neri nei compagni stellari degli oggetti proposti. I ricercatori hanno analizzato i dati dell'esperimento di evoluzione galattica dell'Apache Point Observatory (APOGEE) che contenevano informazioni sullo spettro della luce - le varie lunghezze d'onda dell'energia prodotta da un oggetto - da oltre 100.000 stelle nella nostra galassia.
Le informazioni di questo sondaggio hanno rivelato spettri mutevoli, o lunghezze d'onda della luce, da ciascuna di quelle stelle. Se i ricercatori notassero cambiamenti in questi spettri - uno spostamento verso lunghezze d'onda più blu o uno spostamento su lunghezze d'onda più rosse, per esempio - potrebbe significare che una particolare stella stava orbitando attorno a un compagno invisibile. Dopo aver effettuato questa analisi, i ricercatori hanno esaminato i cambiamenti di luminosità di un sottoinsieme di stelle che potrebbero orbitare attorno ai buchi neri, utilizzando i dati di un altro sondaggio chiamato All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN). Hanno cercato le stelle che si stavano illuminando e attenuando mentre si spostavano di rosso e si spostavano di blu.
È così che i ricercatori hanno scoperto un enorme oggetto oscuro chiuso in un abbraccio gravitazionale con una stella gigante in rapida rotazione a circa 10.000 anni luce di distanza ai confini della nostra galassia, vicino alla costellazione Auriga. I ricercatori hanno stimato che la massa di questo oggetto fosse circa 3,3 volte quella del nostro sole, troppo grande per essere una stella di neutroni e non abbastanza grande rispetto a qualsiasi buco nero noto.
La stella di neutroni più massiccia di cui gli scienziati conoscono è 2,1 volte la massa del nostro sole, mentre il buco nero meno massiccio conosciuto è circa da cinque a sei volte la massa del nostro sole, ha detto Thompson. Tuttavia, il limite di massa inferiore dell'oggetto ritrovato - la massa più bassa che questo oggetto potrebbe essere - è 2,6 volte la massa del nostro sole, che è ciò che gli astronomi pensano sia il limite superiore per quanto possono teoricamente ottenere massicce stelle di neutroni. Più massiccio di così, e la stella di neutroni collasserebbe in un buco nero.
Quindi questo oscuro e misterioso oggetto "potrebbe essere la stella di neutroni più massiccia che abbia mai visto", proprio al limite dopo il quale non può esistere, ha detto Thompson. "Sarei davvero ancora più eccitato se fosse vero." Ma molto probabilmente, è il buco nero ipotizzato, ma mai scoperto prima, a massa relativamente bassa, ha aggiunto.
Dejan Stojkovic, un cosmologo e professore di fisica all'Università del Buffalo College of Arts and Sciences che non era coinvolto nella ricerca, concordò. "Questo è molto probabilmente un buco nero", perché è troppo massiccio per essere una stella di neutroni, a meno che non sia una specie di stella insolita, ha detto Stojkovic a Live Science. "Il risultato è molto ragionevole", ma non inaspettato, poiché gli astronomi sanno che esistono buchi neri di massa inferiore.
Thompson ha affermato di essere in attesa di scoperte future, come le informazioni sull'inclinazione dell'orbita della stella attorno all'oggetto oscuro che la navicella spaziale Gaia dell'Agenzia spaziale europea potrebbe raccogliere in una prossima missione. Ciò potrebbe aiutare i ricercatori a misurare la massa dell'oggetto scuro in modo più preciso.
I risultati sono stati pubblicati ieri (31 ottobre) sulla rivista Science.
