Potremmo aver scoperto un raro buco nero “mancante” nel nostro cortile celeste: ScienceAlert

Al centro di una sfera di stelle alla deriva attraverso la Via Lattea si nasconde un mostro.

Situato a circa 6.000 anni luce di distanza, un ammasso globulare noto come Messier 4 sembra essere raggruppato attorno a un buco nero 800 volte la massa del nostro Sole.

Questo non è un peso piuma, ma è tutt’altro che gigantesco. In effetti, il corpo si trova nella fascia di massa media raramente vista, tra le più piccole buchi neri e girocolli super ingombranti.

Ad oggi, i nostri unici rilevamenti di questi buchi neri sono stati indiretti e inconcludenti, e questa scoperta non fa eccezione.

Tuttavia, finora è uno dei migliori candidati e abbastanza vicino da consentire uno studio di follow-up relativamente semplice. Questo potrebbe aiutarci a trovare definitivamente uno di questi oggetti sfuggenti e risolvere uno dei misteri più sconcertanti dei buchi neri.

“La scienza raramente riguarda la scoperta di qualcosa di nuovo in un momento”. afferma l’astronomo Timo Brosti Agenzia spaziale europea. “Si tratta di diventare più certi di un risultato passo dopo passo, e questo potrebbe essere un passo per assicurarsi che esistano buchi neri di massa intermedia”.

Abbiamo identificato troppi buchi neri nell’universo e sta succedendo qualcosa di molto strano loro distribuzione di massa. Esistono due popolazioni distinte: buchi neri di massa stellare, che sono circa 100 volte la massa del Sole; e buchi neri supermassicci, che giacciono al centro delle galassie e cingono da milioni a miliardi di soli.

Tra queste due gamme di massa… troppe, non molto, davvero. Questo pone un enorme puzzle, che è fondamentalmente, perché no? Non esistono buchi neri di massa intermedia? O sono solo lì e non riusciamo a individuarli per qualche motivo?

Sappiamo come si formano i buchi neri di massa stellare: il collasso fondamentale di stelle massicce e le fusioni tra questi oggetti. Ma non ne siamo troppo sicuri Formazione di buchi neri supermassicci. Crescono da fusioni successive di buchi neri più piccoli o assorbono materiale e aumentano di dimensioni?

I buchi neri di massa intermedia possono essere un indizio, suggerendo che possono iniziare piccoli e diventare massicci nel tempo. Avrebbe sicuramente molto senso, ma la scarsità di queste idee è un ostacolo molto efficace a questa idea.

Un possibile sito Dove questi buchi neri potrebbero essere in agguato nei cuori degli ammassi globulari. Si tratta di ammassi incredibilmente densi e notevolmente sferici di circa 100.000 a un milione circa di stelle, che si sono formati per lo più contemporaneamente dalla stessa nube di gas. Precedenti studi incentrati sugli ammassi globulari hanno trovato alte concentrazioni di massa nei loro centri coerenti con gli intervalli di massa dei buchi neri di massa intermedia.

Messier 4 è l’ammasso globulare più vicino alla Terra. Guidato dall’astronomo Eduardo Vitral dello Space Telescope Science Institute, un team di ricercatori ha utilizzato due potenti telescopi spaziali, Hubble e Gaia, per osservare più da vicino le stelle all’interno. Hanno monitorato i movimenti di circa 6.000 stelle nell’ammasso, per vedere se potevano correlare quei movimenti con le orbite attorno al piccolo e denso ammasso.

Normalmente non possiamo vedere i buchi neri se la materia non si sta attivamente accrescendo, ma quelle orbite sarebbero una guida abbastanza affidabile. I loro calcoli hanno rivelato qualcosa, con una massa di circa 800 masse solari. Anche se cosa potrebbe essere questa cosa non è chiaro.

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“Utilizzando gli ultimi dati di Gaia e Hubble, non è stato possibile distinguere un oscuro ammasso di stelle residue da una singola sorgente puntiforme più grande”, Dice Vitral. “Quindi una possibile teoria è che invece di essere un sacco di piccoli oggetti oscuri separati, questa massa oscura potrebbe essere un buco nero di dimensioni intermedie”.

Per cercare di restringere il campo, il team ha eseguito la modellazione e la rimozione delle stelle per vedere come cambia la forma dell’ammasso. La rimozione di una stella particolarmente veloce diffonde la massa su una distanza maggiore, come potresti vedere da uno sciame di piccoli buchi neri e stelle di neutroni. Un’ulteriore modellazione ha mostrato che l’ammasso non si estende su un’area abbastanza grande da essere un tale sciame.

Inoltre, uno sciame di buchi neri sarebbe così vicino da causare praticamente il caos. Le interazioni gravitazionali faranno volare le stelle fuori dall’ammasso, spalmalo anarchismo attraverso il cielo. Potremmo, infatti, averne già visto gli effetti in un file L’ammasso stellare chiamato Palomar 5.

“Siamo fiduciosi di avere una regione molto piccola con molta massa concentrata. È circa tre volte più piccola della massa oscura più densa che abbiamo trovato prima in altri ammassi globulari”. Dice Vitral.

“Anche se non possiamo assolutamente affermare che si tratti di un punto centrale di gravità, possiamo dimostrare che è molto piccolo. È troppo piccolo per poterlo spiegare diversamente dall’essere un singolo buco nero. In alternativa, potrebbe esserci un meccanismo stellare di cui non sappiamo nulla, almeno nella fisica attuale.”

Quindi, escludendo la nuova fisica o le stelle invisibili, un buco nero di massa intermedia sembra essere la spiegazione più probabile al momento. Tuttavia, l’esistenza di un numero di piccoli buchi neri è ancora una spiegazione realistica. I ricercatori raccomandano ulteriori osservazioni dell’ammasso utilizzando Hubble e il James Webb Space Telescope per limitare meglio i movimenti delle stelle al suo interno.

I risultati sono pubblicati in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.