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Un enorme buco nero si muove velocissimo nello spazio, gli esperti: “Mai visto niente di simile”

Scoperto accidentalmente durante le osservazioni del telescopio spaziale Hubble, il corpo celeste squarcia lo spazio intergalattico, lasciandosi dietro una scia di stelle.
A cura di Valeria Aiello
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Rappresentazione grafica di un buco nero supermassiccio che si muove nello spazio intergalattico, lasciando dietro di sé una lunga scia di nuove stelle / Credit: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
Rappresentazione grafica di un buco nero supermassiccio che si muove nello spazio intergalattico, lasciando dietro di sé una lunga scia di nuove stelle / Credit: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Una scoperta accidentale e impressionante, da lasciare a bocca aperta anche gli esperti della NASA: nello spazio intergalattico, spiegano gli astronomi, c’è un buco nero che ha una massa di quasi 20 milioni di volte quella del Sole e che si muove così velocemente da poter viaggiare dalla Terra alla Luna in appena 14 minuti. Questo buco nero supermassiccio, invece di inghiottire le stelle che trova davanti a sé, si lascia dietro nuove formazioni stellari lungo uno stretto corridoio, o meglio, una “scia di condensazione” fatta di stelle appena nate, che ha quasi il doppio del diametro della nostra galassia, la Via Lattea. Niente di simile, precisano in una nota, era mai stato visto prima d’ora, ma è stato osservato per caso mentre il telescopio spaziale Hubble della NASA era alla ricerca di ammassi stellari globulari in una galassia nana. La scoperta, che ha dell’incredibile per la dinamica che ha portato alla sua identificazione, è stata appena dettagliata in uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.

È pura coincidenza se ci siamo imbattuti in questo corpo celeste – ha spiegato Pieter van Dokkum della Yale University di New Haven, nel Connecticut, e autore principale dello studio – . Stavo solo scansionando un’immagine di Hubble e ho notato che c’era una piccola scia. Ho subito pensato, ‘oh, un raggio cosmico che colpisce il rilevatore della fotocamera e provoca un artefatto di imaging lineare’. Ma quando abbiamo eliminato i raggi cosmici, ci siamo resi conto che la scia era ancora lì. E non assomigliava a niente di visto prima”.

Poiché la scia era così strana, van Dokkum e il suo team hanno eseguito una spettroscopia di follow-up in collaborazione con gli astronomi del WM Keck Observatory, la più grande rete di telescopi ottici e infrarossi del mondo, che si trova sul Manuakea, alle Hawaii. L’indagine ha indicato che si trattava di una scia stellare “abbastanza sorprendente, molto, molto luminosa e molto insolita”.

Ciò ha portato gli studiosi a ritenere che quanto osservato fosse la conseguenza di un buco nero supermassiccio che si muove attraverso l’alone di gas che circonda la galassia ospite. “Pensiamo di vedere una scia dietro il buco nero, dove il gas si raffredda ed è in grado di formare stelle. Quindi, stiamo osservando la formazione stellare che segue il buco nero – ha aggiunto van Dokkum – . Quello che stiamo osservando sono le conseguenze: come la scia dietro una nave, vediamo la scia dietro il buco nero”.

La scia, suggeriscono gli studiosi, contiene molte nuove stelle, dato che è luminosa quasi la metà della galassia ospite cui è collegato il buco nero. Al momento dell’osservazione, il buco nero si trovava all’estremità della scia, che si estendeva fino alla sua galassia madre.

I ricercatori hanno inoltre rilevato un nodo straordinariamente brillante di ossigeno ionizzato all’estremità più esterna della scia, attribuendo la sua origine al gas probabilmente colpito e riscaldato dal movimento del buco nero, oppure a una radiazione di un disco di accrescimento attorno al buco nero. “Il gas davanti al buco nero viene scioccato a causa di questo impatto supersonico ad altissima velocità del buco nero che si muove attraverso il gas – precisa van Dokkum – . Non sappiamo come accada esattamente”.

Sulla base di un’analisi della luce, che ha viaggiato per oltre 7,5 miliardi di anni per raggiungerci, il team ritiene che questo “mostro invisibile” possa essere stato espulso dalla sua galassia ospite 39 milioni di anni fa, e che ora stia accelerando attraverso lo spazio intergalattico a 1.600 chilometri al secondo. Ciò potrebbe essere il risultato di molteplici collisioni tra buchi neri.

Gli astronomi sospettano infatti che, inizialmente, due galassie si siano fuse, forse 50 milioni di anni fa, il che avrebbe avvicinato due buchi neri supermassicci che si trovavano al centro, portandoli a ruotare uno intorno all’altro come un buco nero binario. Poi sarebbe sopraggiunta un’altra galassia, con il suo buco nero supermassiccio, e i tre buchi neri avrebbero portato a una configurazione caotica e instabile. Uno dei buchi neri avrebbe quindi sottratto slancio agli altri due, venendo espulso dalla galassia ospite. Il binario originario, d’altra parte, potrebbe essere rimasto intatto, oppure il buco nero intruso potrebbe aver sostituito uno dei due che erano nel binario originale, cacciando via il compagno precedente.

Quando il buco nero espulso, si sarebbe quindi mosso in una direzione, mentre i buchi neri del sistema binario si sarebbero spostati nella direzione opposta. “C'è una caratteristica vista sul lato opposto della galassia ospite che potrebbe essere il buco nero binario in fuga – indicano gli astronomi – . La prova circostanziale di ciò è che non vi è alcun segno di un buco nero attivo rimasto al centro della galassia”.

Il prossimo passo sarà quello di ottenere nuove osservazioni di follow-up con il telescopio spaziale James Webb della NASA e l’Osservatorio a raggi X Chandra per confermare la spiegazione del buco nero. L’imminente Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA, il cui lancio è previsto per la metà di questo decennio, potrà inoltre fornire una visione grandangolare dell’universo a una risoluzione simile a quella di Hubble. Le sue osservazioni potrebbero quindi scovare altre “strisce stellari” altrove nell'universo. Ciò potrebbe richiedere, ha concluso van Dokkum, l’impiego di tecnologie di apprendimento automatico che utilizzeranno algoritmi in grado di identificare nuove forme specifiche scie luminose nei nuovi dati astronomici.

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