Spazio

Nuovo record di distanza per un buco nero stellare

Usando il telescopio da 8,20 metri di apertura VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, un gruppo di astronomi anglo-spagnoli ha scoperto un buco nero di massa...

Usando il telescopio da 8,20 metri di apertura VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, un gruppo di astronomi anglo-spagnoli ha scoperto un buco nero di massa stellare in un’altra galassia, ad una distanza molto superiore rispetto a tutti i buchi neri di questo tipo individuati finora. Con una massa superiore a 15 volte quella del Sole, questo buco nero stellare è il secondo più massiccio scoperto fino ad ora e fa coppia con una stella che diventerà presto anch’essa un buco nero.

I buchi neri di massa stellare sono il residuo del collasso di stelle molto massicce. Questi buchi neri hanno masse fino a circa 20 volte quella del Sole, e non vanno confusi con i buchi neri supermassicci, che si trovano nella regione centrale della maggior parte delle galassie e possono raggiungere masse che vanno da un milione fino a un miliardo di volte quella del Sole. Finora ne sono stati scoperti circa 20.

I buchi neri di questo tipo finora scoperti nella Via Lattea non superano le 10 masse solari, ma, spingendosi oltre la nostra Galassia, questi potrebbero essere considerati come dei ‘pesi piuma’, visto che il buco nero da poco scoperto ha una massa superiore a 15 volte quella del Sole. Si tratta del terzo oggetto di questo tipo individuato finora in galassie esterne e si trova in NGC 300, una galassia a spirale distante da noi circa 6 milioni di anni luce. Si tratta del buco nero stellare più lontano scoperto finora e di cui si è potuta determinare la massa, ed è anche il primo ad essere osservato al di fuori del Gruppo Locale, un insieme di oltre 50 galassie, di cui fanno parte come maggiori componenti la Via Lattea e la galassia di Andromeda, e che potremmo definire il nostro ‘vicinato’ galattico.

A destra la galassia a spirale NGC 300, mentre a sinistra, all’interno del cerchietto bianco, la posizione del più grande buco nero di massa stellare finora scoperto.

L’insolita compagna del buco nero è una cosiddetta stella Wolf-Rayet, la cui massa è pari a circa 20 volte quella del Sole. Le Wolf-Rayet sono stelle supergiganti prossime al termine della loro vita, e durante questa fase espellono i loro strati esterni nello spazio circostante prima di esplodere sotto forma di supernovae, mentre il loro nucleo collassa per formare un buco nero.

Nel 2007 l’osservatorio spaziale per raggi X Swift della NASA ha investigato i dintorni della sorgente di raggi X più brillante all’interno della galassia NGC 300. Questa sorgente era stata scoperta in precedenza dall’osservatorio XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e la sua emissione di raggi X regolare e particolarmente intensa denunciava la presenza di un buco nero nascosto nella zona osservata.

Grazie ad ulteriori osservazioni effettuate utilizzando lo strumento FORS2, montato sul telescopio VLT, è stato possibile confermare il precedente sospetto. I nuovi dati mostrano che il buco nero e la stella Wolf-Rayet danzano un valzer diabolico l’uno intorno all’altra, con un periodo di circa 32 ore, e il buco nero sta risucchiando la materia della compagna. Si tratta di una coppia molto stretta e rimane ancora un mistero il meccanismo che ha portato alla formazione di un sistema con due componenti così vicine.

Finora è stato scoperto solo un altro sistema di questo tipo, in cui il buco nero è compagno di una stella Wolf-Rayet, ma si conoscono varie altre coppie formate da un buco nero e una stella. Studiando questi sistemi, è stato possibile trovare una relazione tra la massa dei buchi neri e la composizione chimica della galassia che li ospita. E’ stato infatti notato che i buchi neri più massicci tendono ad essere presenti in galassie piccole che contengono pochi elementi ‘pesanti’ (in astrofisica, gli elementi chimici più pesanti dell’elio vengono chiamati elementi pesanti, o ‘metalli’). Le galassie più grandi, come la Via Lattea, che sono più ricche di elementi pesanti, sembra invece che producano soltanto buchi neri di massa più piccola. Si ritiene che una maggiore concentrazione di elementi chimici pesanti possa influenzare l’evoluzione delle stelle massicce, causando un maggiore rilascio di materia e quindi la formazione di un buco nero più piccolo quando finalmente quel che resta del nucleo stellare collassa.

Tra meno di un milione di anni, anche la stella Wolf-Rayet esploderà sotto forma di supernova e diventerà un buco nero. Se il sistema sarà in grado di sopravvivere a questa seconda immane esplosione, i due buchi neri si fonderanno, e questo processo produrrà una gran quantità di energia sotto forma di raggi gamma e onde gravitazionali (increspature dello spazio-tempo predette dalla teoria della relatività generale di Einstein). Prima che i due buchi neri riescano a fondersi, però, trascorreranno alcuni miliardi di anni.

30 aprile 2010 Mario Di Martino
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