Un buco nero vagante nascosto nella Via Lattea

Analizzando il moto del gas di una nube cosmica straordinariamente veloce in un angolo della Via Lattea gli astronomi hanno trovato indizi di un buco nero vagante annidato nella nube stessa.

Questo risultato potrebbe segnare il principio della ricerca dei buchi neri quieti; ci si aspetta che milioni di oggetti di questo tipo fluttuino nella Via Lattea, sebbene finora ne siano stati individuati soltanto qualche decina.

È difficile individuare buchi neri, perché sono completamente invisibili. In alcuni casi un buco nero ha effetti osservabili sull’ambiente circostante. Ad esempio se ha una stella compagna molto vicina, il gas che ne fluisce verso il buco nero si accumula formando un disco. Il disco si riscalda per l’immensa azione gravitazionale del buco nero ed emette un’intensa radiazione. Ma se un buco nero vaga solo nello spazio, non dovrebbero essere osservabili emissioni.

Un team guidato da Masaya Yamada e Tomoharu Oka della Keio University, Giappone, ha utilizzato il telescopio ASTE in Cile e il radiotelescopio al Nobeyama Radio Observatory per osservare nubi molecolari attorno al resto di supernova W44, localizzato a 10.000 anni luce dalla Terra. L’obiettivo primario dei ricercatori era esaminare quanta energia fosse stata trasferita dall’esplosione di supernova al gas molecolare circostante, ma è accaduto che per caso hanno individuato segni di un buco nero nascosto ai confini di W44.

Durante la ricognizione il team ha trovato una nube molecolare compatta che si muoveva in modo enigmatico. La nube, chiamata “Bullet”, ha una velocità di oltre 100 km/s, superiore di oltre due ordini di grandezza alla velocità del suono nello spazio interstellare. Inoltre questa nube, della dimensione di due anni luce, si muove in senso contrario rispetto alla rotazione della Via Lattea.

Per scoprire qualcosa sull’origine della nube il team ha effettuato osservazioni intensive: secondo i dati la nube salta fuori dal bordo del resto di supernova W44 con immensa energia cinetica. “La maggior parte del Bullet ha un moto di espansione con una velocità di 120 km/s”, ha detto Yamada. “La sua energia cinetica è qualche decina di volte maggiore di quella generata dalla supernova W44. Sembra impossibile che si possa creare una nube così energetica in circostanze ordinarie”.

Il team ha proposto due scenari per la formazione del Bullet. In entrambi i casi una sorgente gravitazionale oscura e compatta, probabilmente un buco nero, ha un ruolo importante. Uno scenario è il “modello dell’esplosione” in cui un guscio di gas in espansione del resto di supernova investe un buco nero preesistente. In questo caso il buco nero attrae il gas, provocando un’esplosione che accelera il gas verso di noi dopo che il guscio gassoso ha passato il buco nero. Secondo questa ipotesi gli astronomi hanno stimato che la massa del buco nero dovrebbe essere almeno 3,5 masse solari.

L’altro scenario è il “modello irruzione” in cui un buco nero ad alta velocità irrompe attraverso un gas denso e il gas è trascinato dalla forte gravità del buco nero fino a formare un flusso gassoso. In questo caso i ricercatori stimano che la massa del buco nero possa essere almeno 36 volte quella solare. Con l’attuale set di dati è difficile per il team capire quale sia lo scenario più probabile.

Studi teorici hanno previsto che potrebbero esistere nella Via Lattea da 100 milioni a 1 miliardo di buchi neri, sebbene finora ne siano stati identificati solo una sessantina. “Abbiamo trovato un nuovo modo per scoprire buchi neri vaganti”, ha affermato Oka. Il team si aspetta di poter comprendere presto quello giusto tra i due possibili scenari e di trovare prove più solide della presenza del buco nero vagante utilizzando il telescopio ALMA. Lo studio è stato pubblicato su Astrophysical Journal Letters.
[ Paolo Colona e Barbara Bubbi ]

http://www.nro.nao.ac.jp/en/news/2017/0116-yamada-e.html

Credit: Keio University