Un buco nero di massa intermedia in 47 Tucanae

Tutti i buchi neri conosciuti rientrano essenzialmente in due categorie: piccoli buchi neri di massa stellare, che corrisponde a poche masse solari e buchi neri supermassicci con massa di milioni o miliardi di Soli. Gli astronomi ritengono che esistano anche buchi neri di massa intermedia con massa tra 100 e 10.000 volte quella solare, ma finora non era stata trovata prova conclusiva della loro esistenza.

Ora gli astronomi hanno annunciato la scoperta di un buco nero di massa intermedia (intermediate-mass black hole, IMBH) con massa di 2.200 masse solari annidato al centro dell’ammasso globulare 47 Tucanae.
“Intendiamo individuare buchi neri di massa intermedia perché sono il nesso mancante tra buchi neri di massa stellare e buchi neri supermassicci. Potrebbero essere i semi primordiali che sono cresciuti fino a diventare i mostri che osserviamo oggi nel centro delle galassie”, spiega Bulent Kiziltan dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), a guida dello studio pubblicato su Nature.

47 Tucanae è un ammasso antico di 12 miliardi di anni localizzato a 13.000 anni luce dalla Terra nella costellazione australe del Tucano, una metropoli stellare del diametro di soli 120 anni luce. Al suo interno si annidano inoltre circa due dozzine di pulsar, importanti target di indagine astronomica.

47 Tucanae in precedenza è stato osservato senza successo al fine di individuare un buco nero. In molti casi è possibile trovare un buco nero cercando raggi X che provengono dal caldo disco di accrescimento. Questo metodo funziona solo per buchi neri che stanno attivamente nutrendosi di gas. Ma il centro di 47 Tucanae è privo di gas.

La nuova ricerca si basa in primo luogo sul moto complessivo delle stelle nell’ammasso. L’ambiente di un ammasso globulare è così affollato che le stelle più pesanti tendono a finire al centro dell’ammasso. Un buco nero di massa intermedia agisce come un “cucchiaio” cosmico che “agita le acque” e provoca l’accelerazione di alcune stelle a distanze più ampie, fornendo un primo segnale della sua presenza che gli astronomi possono misurare. Realizzando simulazioni al computer di moti e distanze stellari e confrontandole con le osservazioni, il team ha trovato evidenza di questo fenomeno.

La seconda prova a sostegno è venuta dalle pulsar, residui compatti di stelle morte i cui segnali radio sono facilmente misurabili. Anche il moto di questi oggetti viene influenzato dalla gravità del buco nero, e sono state individuate a distanze più grandi dal centro dell’ammasso rispetto al previsto in caso di assenza di un buco nero.

Queste due circostanze combinate suggeriscono la presenza di un buco nero di massa intermedia di circa 2.200 masse solari annidato all’interno di 47 Tucanae.
[ Barbara Bubbi ]

https://m.phys.org/news/2017-02-middleweight-black-hole-center-giant.html

Credit: CfA / M. Weiss