Un buco nero da record era nascosto a meno di 2.000 anni luce dalla Terra
Un grande buco nero di origine stellare, cioè formatosi dal collasso di una stella massiccia, si nascondeva a meno di 2.000 anni luce dalla Terra, nella costellazione dell'Aquila, all'interno della Via Lattea. Eppure la sua massa è eccezionalmente elevata, quasi 33 volte quella del Sole, il che lo rende il più grande mai scoperto nella nostra galassia. Finora, il record era detenuto da Cygnus X-1, un buco nero stellare della costellazione del Cigno, la cui massa stimata è circa 20 volte quella del Sole, già una rarità per i buchi neri stellari della Via Lattea, la cui massa media è pari a quasi 10 volte quella del Sole.
La scoperta di questo nuovo oggetto celeste è frutto della revisione dei dati della missione Gaia dell'Agenzia spaziale europea (ESA), il programma astrometrico di altissima precisione, portato avanti grazie all'omonimo satellite Gaia, che orbita attorno al secondo punto di Lagrange (L2). Gaia ha il compito di compilare un catalogo di circa un miliardo di stelle nella porzione della Via Lattea vicina alla Terra e, in vista del rilascio del quarto blocco di dati (Data Release 4, DR4), uno scienziato italiano, Pasquale Panuzzo, ha osservato qualcosa fuori dall'ordinario: un'antica stella gigante nella costellazione dell'Aquila che era bloccata in un movimento orbitale con un buco nero "dormiente".
"Questo è un tipo di scoperta che capita una sola volta nella vita – dice Panuzzo, ingegnere di ricerca presso il CNRS dell'Osservatorio di Parigi, in Francia, e autore principale della ricerca – . Finora, buchi neri così grandi sono stati rilevati solo in galassie lontane dalla collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA, grazie alle osservazioni delle onde gravitazionali".
Il nuovo buco nero stellare è stato chiamato Gaia BH3, perché è il terzo "black hole" trovato con Gaia. "È impressionante vedere l'impatto che Gaia sta avendo sull'astronomia e l'astrofica – osserva la professoressa Carole Mundell, direttrice scientifica dell'ESA – . Le sue osservazioni vanno ben oltre lo scopo originario della missione".
Il buco nero stellare da record: ha una massa 33 volte quella del Sole
Gaia BH3, il buco nero stellare scoperto nella costellazione dell'Aquila, dista quasi 2.000 anni luce dalla Terra, è di tipo "dormiente", cioè non ha un compagno abbastanza vicino a cui rubare materia. Non genera quindi luce, pertanto è tra i più difficili da individuare. Nel suo caso, la stella che gli orbita attorno si trova a una distanza di circa 16 volte quella Sole-Terra e, come spiegato dall'ESA, è piuttosto insolita.
"Si tratta di un'antica stella gigante, formatasi nei primi due miliardi di anni dopo il Big Bang, nel momento in cui la nostra galassia iniziò ad assemblarsi – ha precisato l'Agenzia, anticipando la scoperta di questo sorprendente sistema binario, prima del rilascio ufficiale dei dati – . Appartiene alla famiglia dell'alone stellare galattico, si muove in direzione opposta alle stelle del disco galattico e probabilmente faceva parte di una piccola galassia, o di un ammasso globulare, inghiottito dalla nostra stessa galassia più di otto miliardi di anni fa".
Questa stella compagna ha pochissimi elementi più pesanti di idrogeno ed elio, suggerendo che anche la stella massiccia poi diventata Gaia BH3 fosse molto povera di elementi pesanti. Ciò supporterebbe, per la prima volta, la teoria secondo cui i buchi neri stellari di massa così elevata siano stati prodotti dal collasso di stelle massicce primordiali povere di elementi pesanti. "Queste prime stelle – ha aggiunto l'ESA – potrebbero essersi evolute in modo diverso dalle stelle massicce che vediamo attualmente nella nostra galassia".
Grazie alla straordinaria precisione dei dati di Gaia, gli scienziati sono riusciti a stimare la massa di questo nuovo buco nero che, come detto, è pari a quasi 33 volte quella del Sole, qualcosa di eccezionale per la Via Lattea, che sfida l'attuale comprensione di come le stelle massicce si evolvano ed esplodano in supernove, con ciò che rimane del loro nucleo che si contrae ulteriormente, fino a diventare una stella di neutroni o un buco nero, a seconda della massa.
Nuclei abbastanza grandi, come quello da cui si è originata Gaia BH3, e comunque in grado di trasformarsi in buchi neri di massa 30 volte quella del Sole, sono molto difficili da spiegare perché i buchi neri stellari dovrebbero costituire la classe più leggera di questo tipo di oggetti. Un indizio della sua origine potrebbe però trovarsi nella sua stella compagna. "Non ci sono prove che questa stella sia stata contaminata dal materiale espulso dalla stella massiccia poi divenuta Gaia BH3 – evidenziano gli studiosi – . Ciò potrebbe anche suggerire che il buco nero abbia acquisito la sua compagna solo dopo la sua nascita, catturandola da un altro sistema".