La Via Lattea contiene un enorme buco nero appena scoperto in agguato vicino alla Terra! Questo gigante addormentato è stato scoperto dal telescopio spaziale europeo Gaia, che segue il movimento di miliardi di stelle nella nostra galassia.
I buchi neri di massa stellare si creano quando una stella massiccia esaurisce il carburante e collassa. La nuova scoperta è una pietra miliare, poiché rappresenta la prima volta che un grande buco nero di questa origine viene trovato vicino alla Terra.
Il buco nero di massa stellare, chiamato Gaia-BH3, è 33 volte più massiccio del nostro Sole. Il precedente buco nero più massiccio di questa classe trovato nella Via Lattea era un buco nero nella binaria a raggi X nella costellazione del Cigno (Cyg X-1), che ha una massa stimata di circa 20 volte quella del Sole. Il buco nero stellare medio nella Via Lattea è circa 10 volte più pesante del Sole.
Gaia-BH3 si trova a soli 2.000 anni luce dalla Terra, rendendolo il secondo buco nero più vicino al nostro pianeta mai scoperto. Il buco nero più vicino alla Terra è Gaia-BH1 (scoperto anche da Gaia), che si trova a 1.560 anni luce di distanza. Gaia-BH1 ha una massa di circa 9,6 volte la massa del Sole, il che lo rende molto più piccolo di questo buco nero appena scoperto.
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"Trovare Gaia BH3 è come il momento nel film 'The Matrix' in cui Neo inizia a 'vedere' la matrice", ha affermato George Seabrook, scienziato del Mullard Space Science Laboratory presso l'University College di Londra e membro del Gaia's Black Hole Task. Forza. ha detto in una dichiarazione inviata a Space.com. "Nel nostro caso, la 'matrice' è l'insieme dei buchi neri stellari dormienti nella nostra galassia, che ci erano nascosti prima che Gaia li scoprisse".
Seabrook ha aggiunto che Gaia BH3 è un indizio importante per questo gruppo, perché è il buco nero stellare più massiccio trovato nella nostra galassia.
Naturalmente Gaia-BH3 è piccola rispetto al buco nero supermassiccio che domina il cuore della Via Lattea, Sagittarius A* (Sgr A*), che ha una massa pari a 4,2 milioni di volte quella del Sole. I buchi neri supermassicci come Sgr A* non vengono creati dalla morte di stelle massicce, ma dalla fusione di buchi neri progressivamente sempre più grandi.
Un gigantesco buco nero addormentato ha fatto oscillare una compagna stellare
Tutti i buchi neri hanno un confine esterno chiamato orizzonte degli eventi, punto in cui la velocità di fuga di un buco nero supera la velocità della luce. Ciò significa che l'orizzonte degli eventi è una superficie unidirezionale che intrappola la luce oltre la quale nessuna informazione può sfuggire.
Di conseguenza, i buchi neri non emettono né riflettono la luce, il che significa che possono essere "visti" solo se circondati da materiale che gradualmente se ne nutre. A volte, questo significa che un buco nero in un sistema binario attira materiale da una stella compagna, formando attorno ad essa un disco di gas e polvere.
La massiccia influenza gravitazionale dei buchi neri genera intense forze di marea nella materia circostante, facendola brillare intensamente insieme al materiale che viene distrutto e consumato e emettendo raggi X. Inoltre, la materia che non viene alimentata dal buco nero può essere diretta verso i suoi poli e poi rilasciata sotto forma di getti con velocità prossima a quella della luce, accompagnati dall'emissione di luce.
Tutte queste emissioni luminose potrebbero consentire agli astronomi di osservare i buchi neri. La domanda è: come possono essere scoperti i buchi neri "dormienti" che non si nutrono del gas e della polvere che li circondano? Ad esempio, cosa succederebbe se un buco nero di massa stellare avesse una stella compagna, ma le due fossero troppo separate perché il buco nero possa afferrare la materia stellare dal suo partner binario?
In questi casi, il buco nero e la sua stella compagna orbitano attorno a un punto che rappresenta il centro di massa del sistema. Questo vale anche quando orbita attorno a una stella compagna leggera, come un'altra stella o addirittura un pianeta.
La rotazione attorno al centro di massa provoca un'oscillazione nel movimento della stella, che è ciò che vedono gli astronomi. Poiché Gaia è abile nel misurare accuratamente il movimento delle stelle, è lo strumento perfetto per osservare questa oscillazione.
La Task Force Black Hole di Gaia si è posta alla ricerca di strane oscillazioni che non possono essere spiegate dalla presenza di un'altra stella o pianeta e che puntano a un compagno più pesante, forse un buco nero.
Concentrandosi su un'antica stella gigante nella costellazione dell'Aquila, situata a 1.926 anni luce dalla Terra, il team ha scoperto un'oscillazione nel percorso della stella. Questa oscillazione indica che la stella è bloccata in un movimento orbitale con un buco nero inerte di massa eccezionalmente elevata. Sono separati da una distanza compresa tra la distanza tra il Sole e Nettuno nel punto più ampio e tra la nostra stella e Giove nel punto più vicino.
"È un vero rinoceronte", ha detto in una nota il ricercatore capo Pascual Panozzo del Centro nazionale per la ricerca scientifica presso l'Osservatorio di Parigi in Francia. "Questo è il tipo di scoperta che si fa una volta nella vita di ricerca. Fino ad ora, buchi neri di queste dimensioni sono stati scoperti solo in galassie distanti attraverso la collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA, grazie alle osservazioni delle onde gravitazionali."
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Grazie alla sensibilità di Gaia, la Task Force Black Hole è riuscita anche a porre dei vincoli sulla massa di Gaia-BH3, scoprendo che ha 33 masse solari.
"Gaia-BH3 è il primo buco nero di cui possiamo misurare la massa con grande precisione", ha affermato Tzivi Mazi, scienziata e membro della collaborazione Gaia presso l'Università di Tel Aviv. "La massa dell'oggetto è 30 volte maggiore della massa del nostro Sole, il che è tipico delle stime che abbiamo della massa di buchi neri molto distanti osservati attraverso esperimenti sulle onde gravitazionali. Le misurazioni di Gaia forniscono la prima prova indiscutibile di ciò [stellar-mass] Esistono buchi neri così massicci".
Tuttavia, il sistema Gaia-BH3 dovrebbe essere di grande interesse per gli scienziati non solo per la sua vicinanza alla Terra e la massa del suo buco nero.
La stella in questo sistema è una stella subgigante circa cinque volte più grande del Sole e 15 volte più luminosa, sebbene sia più fredda e meno densa della nostra stella. La stella compagna Gaia-BH3 è composta principalmente da idrogeno ed elio, i due elementi più leggeri dell'universo, e manca di elementi più pesanti, che gli astronomi (in modo un po' confuso) chiamano "metalli".
Il fatto che questa stella sia "povera di metalli" suggerisce che anche la stella che collassò e morì per formare Gaia-BH3 era priva di elementi più pesanti. Si prevede che le stelle povere di metalli perderanno più massa rispetto alle loro controparti ricche di metalli durante la loro vita, quindi gli scienziati si chiedono se riusciranno a mantenere una massa sufficiente per dare vita ai buchi neri. Gaia-BH3 rappresenta la prima indicazione che le stelle povere di metalli possono effettivamente farlo.
"Si prevede che il prossimo rilascio dei dati di Gaia conterrà ancora più dati, che ci aiuteranno a vedere più parti della schiera e a capire come si formano i buchi neri stellari dormienti", ha concluso Seabrook.
La ricerca del team è stata pubblicata oggi (16 aprile) sulla rivista Astronomia e astrofisica.