Per tutto c’è un inizio. Anche per i buchi neri.

La settimana scorsa abbiamo parlato di un buco nero “silenzioso” appena scoperto all’interno di un ammasso globulare chiamato NGC 1850, situato in una galassia vicina. Circa 11 volte la massa del sole, il buco cosmico è bloccato in orbita con un’altra stella in un sistema binario. Ma mentre non mostra i livelli di predazione tipici dei buchi neri sulla sua povera stella compagna cosmica, alla fine, la mangerà viva mentre la danza della morte continua, fino a quando non rimarrà altro che un nucleo spogliato che svanisce lentamente in una nana bianca, secondo lo studio inizialmente condiviso su un server di preprint.

E, lo studio di giovani buchi neri come questo potrebbe andare oltre il rivelare la prima evoluzione dei buchi neri: Potrebbe anche migliorare sostanzialmente la nostra capacità di rilevare i buchi neri in varie fasi dei loro primi passi, sia di alimentazione, sia “dormienti”.

Un giovane buco nero si sta nutrendo di una vicina stella simile al sole

Nessuno può osservare direttamente un buco nero, il che rende comprensibilmente difficile provare la sua esistenza. La migliore prova che abbiamo trovato finora proviene da sistemi binari in cui una stella visibile è intrappolata in orbita con un predatore colossale ma invisibile. Osservazioni come questa hanno dato agli astronomi un mezzo per tracciare e analizzare i buchi neri in base alla loro influenza sulle stelle circostanti e su altre fonti di luce. Mentre solo una manciata di osservazioni di buchi neri non interagenti che si muovono attraverso gli ammassi stellari sono state fatte, a causa dei limiti inerenti ai buchi neri “non alimentanti”.

Inoltre, non sono mai state fatte rilevazioni dirette tramite effetti dinamici sull’ambiente circostante da parte di buchi neri all’interno di ammassi stellari, lasciando fuori la conoscenza di come le mostruose singolarità si evolvono in tali ambienti stellari ad alta densità. Fino ad ora. Gli autori dello studio, sotto la guida di Sara Saracino della Liverpool John Moores University nel Regno Unito hanno finalmente rilevato un buco nero in un ammasso globulare (di stelle) chiamato NGC 1850, grazie alla sua interazione con una stella vicina. Chiamato NGC 1850 BH1, l’oggetto è abbastanza giovane, a soli 100 milioni di anni circa. Ma è grande.

Una finestra sull’infanzia dell’evoluzione dei buchi neri

Il buco nero appena scoperto risiede nella Grande Nube di Magellano (LMC), una galassia satellite della nostra Via Lattea. Quest’ultima scoperta fa parte di una ricerca più ampia e sistematica di buchi neri di massa stellare in ammassi stellari giovani e giganteschi all’interno della LMC attraverso l’uso di osservazioni del multi-epoch MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), catturato dal (comprensibilmente enorme) Very Large Telescope (VLT) dell’ESO. La fisica dietro la nuova ricerca coinvolge le variazioni di velocità radiale. Secondo lo studio, il binario è composto da un buco nero che ha circa 11,1 volte la massa del sole, accoppiato con una stella di sequenza principale turn-off (MSTO) che è circa 4,9 volte la massa del sole.

È anche semidistaccata, e ha solo un periodo di circa 5 giorni terrestri, con un’inclinazione orbitale di 38°. In particolare, i ricercatori pensano che il sistema binario subirà un overflow Roche-Lobe quando la stella compagna evolverà oltre la sua fase di sequenza principale. Questo continuerà con un “trasferimento di massa stabile e una significativa emissione di raggi X”, come la distanza tra i binari aumenta. “Il trasferimento di massa terminerà probabilmente quando la maggior parte dell’involucro di idrogeno della stella donatrice sarà stato trasferito alla compagna o sarà stato perso dal sistema, lasciando un nucleo stellare di elio”, hanno detto gli astronomi, in un comunicato stampa. “Se è così, probabilmente sperimenterà un’altra fase di trasferimento di massa (ed emissione di raggi X) quando la stella brucia elio nel guscio, finendo come un sistema buco nero + nana bianca”. In altre parole, il giovane buco nero continuerà a nutrirsi fino a quando la sua compagna sarà ridotta al tenue bagliore di una stella morente: una nana bianca. Quest’ultima scoperta potrebbe segnare l’inizio di un nuovo studio dei giovani buchi neri quando sono ancora nella loro “funzione di massa iniziale”, i primi eoni subito dopo la loro formazione. Se possiamo espandere la nostra analisi di più buchi neri in questa fase iniziale della loro vita, potremmo migliorare la nostra capacità di rilevare altri buchi neri bloccati in una danza di morte con stelle vicine.

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