Un'immagine della regione centrale della galassia starburst M82. Credito immagine: NASA Clicca per ingrandire
Gli scienziati che usano il Rossi X-ray Timing Explorer della NASA hanno trovato una stella condannata in orbita in quello che sembra essere un buco nero di medie dimensioni? una categoria teorica di "buco nero" che ha eluso conferme e frustrato gli scienziati per più di un decennio.
Con la scoperta della stella e del suo periodo orbitale, gli scienziati sono ora a un passo dal misurare la massa di un tale buco nero, un passo che aiuterebbe a verificarne l'esistenza. Il periodo e la posizione della stella si inseriscono già nella teoria principale di come potrebbero formarsi questi buchi neri.
Un team guidato dal Prof. Philip Kaaret dell'Università dell'Iowa, Iowa City, ha annunciato oggi questi risultati su Science Express. I risultati appariranno anche nel numero di Science del 27 gennaio.
"Abbiamo catturato questa stella altrimenti ordinaria in una fase unica della sua evoluzione, verso la fine della sua vita, quando si è gonfiata in una fase gigante rossa", ha detto Kaaret. “Di conseguenza, il gas della stella si sta riversando nel buco nero, facendo illuminare l'intera regione. Questa è una regione ben studiata del cielo e abbiamo visto la stella con un po 'di fortuna e molta perseveranza. "
Un buco nero è un oggetto così denso e con una forza gravitazionale così intensa che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire al suo tiro una volta all'interno del suo confine. Una regione del buco nero diventa visibile quando la materia cade verso di essa e si riscalda a temperature elevate. Questa luce viene emessa prima che la materia attraversi il confine, chiamato orizzonte degli eventi.
La nostra galassia è piena di milioni di buchi neri di massa stellare, ciascuno con la massa di pochi soli. Queste si formano dal crollo di stelle molto massicce. Molte galassie possiedono al loro interno un buco nero supermassiccio, contenente la massa da milioni a miliardi di soli confinati in una regione non più grande del nostro sistema solare. Gli scienziati non sanno come si formano, ma probabilmente comportano il collasso di enormi quantità di gas primordiale.
"Nell'ultimo decennio, diversi satelliti hanno trovato prove di una nuova classe di buchi neri, che potrebbero essere tra le 100 e le 10.000 masse solari", ha dichiarato il dott. Jean Swank, scienziato del progetto Rossi Explorer presso il Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt , Md. “C'è stato un dibattito sulle masse e su come si sarebbero formati questi buchi neri. Rossi ha fornito nuove importanti intuizioni. "
Questi sospetti buchi neri di media massa sono chiamati oggetti a raggi X ultra-luminosi perché sono fonti luminose di raggi X. In effetti, la maggior parte di queste stime della massa del buco nero sono state basate esclusivamente su un calcolo di quanto sia necessaria una forza gravitazionale per produrre luce di una data intensità.
Il gruppo di Kaaret all'Università dello Iowa, che comprende la prof.ssa Cornelia Lang e Melanie Simet, una laurea, ha effettuato una misurazione che può essere utilizzata nell'equazione per calcolare direttamente la massa. Usando la semplice fisica newtoniana, gli scienziati possono calcolare la massa di un oggetto una volta che conoscono un periodo orbitale e la velocità di oggetti più piccoli che ruotano attorno ad esso.
"Abbiamo riscontrato un aumento e un calo della luce a raggi X ogni 62 giorni, probabilmente causato dall'orbita della stella compagna attorno al buco nero", ha detto Simet. ? La velocità sarà difficile da determinare, tuttavia, perché la stella si trova in una zona così oscurata dalla polvere. Ciò rende difficile per i telescopi ottici e infrarossi osservare la stella ed eseguire calcoli di velocità. Eppure per ora, conoscere solo il periodo orbitale è molto rivelatore.
Il sospetto buco nero di media massa, noto come M82 X-1, è un oggetto a raggi X ultra luminoso ben studiato in un ammasso stellare vicino contenente circa un milione di stelle racchiuse in una regione di soli 100 anni luce. Una teoria di base suggerisce che una moltitudine di collisioni di stelle in un breve periodo in una regione affollata creerà una stella gigantesca di breve durata che collassa in un buco nero di massa solare di 1.000. Il cluster vicino a M82 X-1 ha una densità abbastanza alta da formare un tale buco nero. Nessun compagno normale potrebbe fornire abbastanza carburante per far brillare M82 X-1 in modo così brillante. Ma il periodo orbitale di 62 giorni implica che il compagno deve avere una densità molto bassa. Questo si adatta allo scenario di una stella super-gigante gonfia che perde massa ad un ritmo abbastanza alto da alimentare M82 X-1.
"Con questa scoperta del periodo orbitale, ora abbiamo un quadro coerente di tutta l'evoluzione di un binario a buco nero di media massa", ha affermato Kaaret. "È stato formato in un ammasso stellare" super "; il buco nero catturò quindi una stella compagna; la stella compagna si è evoluta sul palcoscenico gigante; e ora lo vediamo come una fonte di raggi X estremamente luminosa perché la stella compagna si è espansa e sta alimentando il buco nero. ”
Fonte originale: Comunicato stampa della NASA
