È tempo di trovare tutti i buchi neri mancanti.
Questo è l'argomento avanzato da una coppia di astrofisici giapponesi, che hanno scritto un articolo proponendo una nuova ricerca di milioni di "buchi neri isolati" (IBH) che probabilmente popolano la nostra galassia. Questi buchi neri, persi nell'oscurità, sorseggiano materia dal mezzo interstellare - la polvere e altre cose che fluttuano tra le stelle. Ma questo processo è inefficiente e gran parte della materia viene espulsa nello spazio ad alta velocità. Mentre quel deflusso interagisce con l'ambiente circostante, i ricercatori hanno scritto, dovrebbe produrre onde radio che i radiotelescopi umani possono rilevare. E se gli astronomi sono in grado di scovare quelle onde da tutto il rumore presente nel resto della galassia, potrebbero essere in grado di individuare questi buchi neri invisibili.
"Un modo ingenuo di osservare gli IBH è attraverso la loro emissione di raggi X", hanno scritto i ricercatori nel loro articolo, che non è stato ancora formalmente rivisto tra pari e che hanno reso disponibile il 1 ° luglio come prestampa su arXiv.
Perché? Mentre i buchi neri succhiano la materia dallo spazio, quella materia ai suoi margini accelera e forma il cosiddetto disco di accrescimento. La materia in quel disco si sfrega contro se stessa mentre ruota verso l'orizzonte degli eventi - un punto di non ritorno di un buco nero - sputando raggi X nel processo. Ma i buchi neri isolati, che sono piccoli rispetto ai buchi neri supermassicci, non emettono molti raggi X in questo modo. Semplicemente non c'è abbastanza materia o energia nei loro dischi di accrescimento per creare grandi firme a raggi X. E le ricerche passate per IBH usando i raggi X non sono riuscite a produrre risultati conclusivi.
"Questi deflussi possono eventualmente rendere rilevabili gli IBH in altre lunghezze d'onda", hanno scritto i ricercatori Daichi Tsuna dell'Università di Tokyo e Norita Kawanaka dell'Università di Kyoto. "I deflussi possono interagire con la materia circostante e creare forti urti senza collisioni all'interfaccia. Questi shock possono amplificare i campi magnetici e accelerare gli elettroni e questi elettroni emettono radiazione di sincrotrone nella lunghezza d'onda della radio."
In altre parole, il deflusso che scorre attraverso il mezzo interstellare dovrebbe far muovere gli elettroni a velocità che producono onde radio.
"Documento interessante", ha dichiarato Simon Portegies Zwart, un astrofisico dell'Università di Leida, nei Paesi Bassi, che non è stato coinvolto nella ricerca di Tsuna e Kawanaka. Portegies Zwart ha anche studiato la questione degli IBH, noti anche come buchi neri a massa intermedia (IMBH).
"Sarebbe un ottimo modo per trovare IMBH", ha detto Portegies Zwart a Live Science. "Penso che con LOFAR, tale ricerca dovrebbe già essere possibile, ma la sensibilità può rappresentare un problema".
Gli IBH, ha spiegato Portegies Zwart, sono pensati come un "anello mancante" tra i due tipi di buchi neri che gli astronomi possono rilevare: buchi neri di massa stellare che possono essere da due a 100 volte le dimensioni del nostro sole e buchi neri supermassicci, le bestie gigantesche che vivono ai nuclei delle galassie e sono centinaia di migliaia di volte più grandi del nostro sole.
I buchi neri di massa stellare sono occasionalmente rilevabili in sistemi binari con stelle regolari, perché i sistemi binari possono produrre onde gravitazionali e le stelle associate possono fornire carburante per grandi esplosioni di raggi X. E i buchi neri supermassicci hanno dischi di accrescimento che emettono così tanta energia che gli astronomi possono rilevarli e persino fotografarli.
Ma gli IBH, a metà strada tra questi due altri tipi, sono molto più difficili da rilevare. Ci sono una manciata di oggetti nello spazio che gli astronomi sospettano possano essere IBH, ma questi risultati sono incerti. Ma le ricerche passate, incluso un articolo del 2017 sulla rivista Monthly Monthly of the Royal Astronomical Society, che Portegies Zwart ha scritto insieme, suggerisce che milioni di loro potrebbero nascondersi là fuori.
Tsuna e Kawanaka hanno scritto che la migliore prospettiva per un'indagine radiofonica sugli IBH implica probabilmente l'uso del Square Kilometer Array (SKA), un radiotelescopio multiparte che dovrebbe essere costruito con sezioni in Sud Africa e Australia. È prevista una superficie totale di raccolta di onde radio di 1 chilometro quadrato (0,39 miglia quadrate). I ricercatori stimano che almeno 30 IBH emettano onde radio che lo SKA sarà in grado di rilevare durante la sua prima fase di prova del concetto, che è prevista per il 2020. Lungo la strada, hanno scritto, lo SKA completo (previsto per il metà 2020) dovrebbe essere in grado di rilevare fino a 700.
SKA non solo dovrebbe essere in grado di individuare le onde radio da questi IBH, ma ha anche potuto stimare con precisione la distanza da molti di essi. Quando arriverà quel momento, finalmente, tutti questi buchi neri mancanti dovrebbero iniziare a nascondersi.
