19 Gennaio 2022
18:10

Ora sappiamo quanti buchi neri ci sono nell’Universo: il numero è sorprendente

Un team di ricerca internazionale guidato da scienziati italiani ha calcolato che nell’Universo osservabile si trova un numero impressionante di buchi neri.
A cura di Andrea Centini

Tra gli oggetti più affascinanti, misteriosi – e ammettiamolo, anche un po' inquietanti – che viaggiano nell'Universo vi sono sicuramente i buchi neri. Tecnicamente rappresentano l'ultima fase nel "ciclo vitale" di una stella di massa significativa, che dopo il collasso si trasforma in un oggetto dalla densità e dall'attrazione gravitazionale estreme. Un buco nero è tale poiché non fa sfuggire nulla oltre il poetico orizzonte degli eventi, non solo la materia, ma qualsiasi radiazione elettromagnetica, compresa quella che ci permette di vedere. Sono veri e propri “cuori di tenebra” e per questo non possiamo osservarli direttamente con la strumentazione scientifica. Ma quanti di questi misteriosi buchi neri sono presenti nello spazio? Tanti, tantissimi. Molti più di quelli che potremmo immaginare.

A fare questo interessante calcolo è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi dell'Istituto di Fisica Fondamentale dell'Universo (IFPU), dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), dell'IRA-INAF, del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell'Università di Padova, dell'Università di Southampton e dell'Università di Durham. Gli scienziati, coordinati dal dottor Alex Sicilia, per fare il proprio calcolo hanno sfruttato un avanzato modello computazionale tenendo conto solo i buchi neri con una massa compresa tra le 5 e le 160 volte quella del Sole. Hanno contemplato di tutti quelli che possono originare dalla “morte” di singole stelle o binarie, oltre agli oggetti che nascono dalle fusioni di buchi neri, eventi estremamente energetici le cui “tracce” – le onde gravitazionali – possono essere intercettate dai grandi interferometri come il LIGO e il VIRGO. Nel calcolo non sono invece inclusi i grandi buchi supermassicci da milioni o miliardi di masse solari che si annidano al centro delle galassie, come Sagittarius A* nel cuore della Via Lattea (4 milioni di masse solari) o quello al centro di M87 “fotografato” nel 2019 dal progetto internazionale Event Horizon Telescope (Eht).

Dunque, quanti buchi neri sono presenti nell'Universo osservabile dal Big Bang in avanti? Il dottor Sicilia e colleghi hanno calcolato un numero mostruoso, ovvero ben 40 quintilioni di buchi neri. Un quintilione corrisponde a mille quadriliardi, a un milione di quadrilioni o a un miliardo di triliardi. La cifra 40 quintilioni si scrive con un 4 seguito dalla bellezza di diciannove zeri. Secondo gli autori dello studio circa l'1 percento della materia ordinaria (barionica) complessiva dell'Universo osservabile – una sfera dal diametro di circa 90 miliardi di anni luce – si trova nei buchi neri di massa stellare, come indicato in un comunicato stampa del SISSA. Grazie agli innovativi metodi di calcolo utilizzati gli studiosi sperano di saperne di più anche sui misteriosi buchi neri supermassicci, in particolar modo quelli dell'Universo primordiale, nel quale avevano già masse straordinariamente grandi nonostante fosse passato relativamente poco tempo dal Big Bang. I dettagli della ricerca “The Black Hole Mass Function Across Cosmic Times. I. Stellar Black Holes and Light Seed Distribution” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata The Astrophysical Journal.

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