Dopo oltre vent’anni di osservazioni e decenni di studi, gli astronomi hanno identificato il primo buco nero di massa stellare all’interno di Omega Centauri, il più grande e uno dei più antichi ammassi globulari della Via Lattea. La scoperta, ottenuta grazie ai dati del telescopio spaziale Hubble e alle più recenti osservazioni del James Webb Space Telescope, rappresenta un importante passo avanti nella comprensione dell’evoluzione degli ammassi stellari e della popolazione di buchi neri che li abita.
Una scoperta che risolve un antico enigma
I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista The Astrophysical Journal Letters, contribuiscono a chiarire uno dei principali interrogativi dell’astrofisica moderna: dove si trovano i migliaia di buchi neri che, secondo i modelli teorici, dovrebbero essere presenti in Omega Centauri.
L’ammasso ospita circa dieci milioni di stelle legate dalla reciproca attrazione gravitazionale. In passato Hubble aveva già fornito indizi sulla possibile presenza di un buco nero di massa intermedia al suo centro, mentre le simulazioni suggerivano anche l’esistenza di circa 10mila buchi neri di massa stellare, residui dell’esplosione di stelle molto massicce. Fino a oggi, però, nessuno di questi era stato individuato in modo inequivocabile.
L’astrometria al posto di raggi X e onde radio
Per arrivare alla scoperta, il team di ricerca ha adottato un approccio diverso rispetto ai precedenti studi. Invece di cercare le emissioni di raggi X o radio prodotte dal materiale che cade verso il buco nero, gli astronomi hanno utilizzato l’astrometria, una tecnica che permette di misurare con estrema precisione i movimenti delle stelle.
Analizzando oltre vent’anni di osservazioni è stato possibile individuare una stella che ruota attorno a un oggetto invisibile la cui massa è troppo elevata per poter essere attribuita a una stella di neutroni.
Il nuovo buco nero oMEGACat BH-2
L’oggetto scoperto, denominato oMEGACat BH-2, è il primo buco nero di massa stellare confermato in Omega Centauri. La sua massa è pari a circa 4,5 volte quella del Sole, un valore inferiore a quanto previsto dai modelli teorici per un ambiente povero di elementi pesanti come quello dell’ammasso.
Anche il sistema binario presenta una caratteristica eccezionale: la stella compagna completa un’orbita attorno al buco nero in ben 94 anni, il periodo orbitale più lungo mai osservato per una coppia composta da una stella e un buco nero.
Secondo Matthew Whitaker dell’Università dello Utah, primo autore dello studio, la combinazione dei dati di Hubble e Webb ha permesso di misurare il movimento della stella con una precisione straordinaria, raggiungendo una sensibilità pari a una frazione di pixel dei rivelatori dei due telescopi.
Nuove prospettive per lo studio dei buchi neri
L’estensione delle osservazioni dal 2002 al 2023, insieme ai dati infrarossi raccolti dal James Webb, ha consentito di rivedere una precedente interpretazione che attribuiva il sistema a una stella di neutroni. Le nuove misurazioni dimostrano invece che la massa dell’oggetto invisibile è pienamente compatibile con quella di un buco nero.
Per Anil Seth, tra gli autori della ricerca, il risultato suggerisce che anche stelle formatesi in ambienti poveri di metalli possano dare origine a buchi neri relativamente leggeri, un aspetto che i modelli teorici dovranno ora approfondire.
La lunga orbita del sistema indica inoltre che il buco nero e la stella non si siano formati insieme, ma si siano uniti successivamente attraverso interazioni gravitazionali all’interno dell’ammasso. Gli studiosi stimano che questa coppia sopravvivrà ancora per meno di un miliardo di anni, un intervallo molto breve rispetto ai circa 12 miliardi di anni di età di Omega Centauri.
Comprendere la distribuzione dei buchi neri negli ammassi globulari è fondamentale anche per interpretare le onde gravitazionali osservate negli ultimi anni, poiché questi ambienti sono considerati tra i principali luoghi di formazione dei sistemi binari destinati a fondersi.
Per i ricercatori, infine, questa scoperta rappresenta solo l’inizio. L’analisi astrometrica sviluppata nell’ambito del progetto oMEGACat, resa possibile grazie allo storico archivio di Hubble e al contributo del James Webb Space Telescope, potrebbe infatti portare all’identificazione di numerosi altri buchi neri finora rimasti nascosti all’interno degli ammassi globulari.
Foto di Iceberg San: https://www.pexels.com/it-it/foto/spazio-galaxy-galassia-stelle-23522813/
