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Un buco nero canaglia che vaga per la nostra galassia potrebbe essere appena stato confermato

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Il primo rilevamento di quello che sembra essere un buco nero canaglia alla deriva attraverso la Via Lattea, rivelato all’inizio di quest’annoho appena ottenuto un’importante convalida.

Un secondo team di scienziati, conducendo un’analisi separata e indipendente, ha raggiunto quasi la stessa scoperta, aggiungendo peso all’idea che abbiamo potenzialmente identificato un buco nero canaglia che vaga per la galassia.

Guidato dagli astronomi Casey Lam e Jessica Lu dell’Università della California, a Berkeley, il nuovo lavoro è tuttavia arrivato a una conclusione leggermente diversa. Data la gamma di massa dell’oggetto, potrebbe essere a stella di neutronipiuttosto che un buco nero, secondo il nuovo studio.

In ogni caso, tuttavia, questo significa che potremmo avere un nuovo strumento per cercare oggetti “oscuri” compatti che altrimenti non sarebbero rilevabili nella nostra galassia, misurando il modo in cui i loro campi gravitazionali deformano e distorcono la luce di stelle lontane mentre passano dentro davanti a loro, chiamato microlensing gravitazionale.

“Questa è la prima stella di neutroni o buco nero fluttuante scoperta con il microlensing gravitazionale”, dice Lu.

“Con il microlensing, siamo in grado di sondare questi oggetti solitari e compatti e pesarli. Penso che abbiamo aperto una nuova finestra su questi oggetti scuri, che non possono essere visti in nessun altro modo”.

Buchi neri si teorizza che siano i nuclei collassati di stelle massicce che hanno raggiunto la fine della loro vita ed hanno espulso il loro materiale esterno. Si pensa che tali stelle precursori dei buchi neri – più grandi di 30 volte la massa del Sole – vivano vite relativamente brevi.

Secondo le nostre migliori stime, quindi, dovrebbero essercene tanti Da 10 milioni a 1 miliardo buchi neri di massa stellare là fuori, che vagano pacificamente e silenziosamente attraverso la galassia.

Ma i buchi neri sono chiamati buchi neri per un motivo. Non emettono luce che possiamo rilevare, a meno che del materiale non cada su di loro, un processo che genera raggi X dallo spazio attorno al buco nero. Quindi, se un buco nero è semplicemente sospeso, senza fare nulla, non abbiamo quasi modo di rilevarlo.

Quasi. Quello che ha un buco nero è un campo gravitazionale estremo, così potente da deformare la luce che lo attraversa. Per noi, come osservatori, ciò significa che potremmo vedere una stella lontana apparire più luminosa e in una posizione diversa rispetto a come appare normalmente.

Il 2 giugno 2011 è esattamente quello che è successo. Due sondaggi separati di microlensing – l’Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) e il Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) – hanno registrato indipendentemente un evento che ha finito per raggiungere il picco il 20 luglio.

Questo evento è stato chiamato MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 (abbreviato in OB110462) e poiché era insolitamente lungo e insolitamente luminoso, gli scienziati hanno cercato di dare un’occhiata più da vicino.

“Quanto dura l’evento di schiarimento è un indizio di quanto sia massiccia la lente in primo piano che piega la luce della stella sullo sfondo”, Lam spiega.

“Gli eventi lunghi sono più probabili a causa dei buchi neri. Tuttavia, non è una garanzia, perché la durata dell’episodio di schiarimento non dipende solo da quanto è massiccia la lente in primo piano, ma anche dalla velocità con cui la lente in primo piano e la stella sullo sfondo si muovono relativamente l’uno all’altro.

“Tuttavia, misurando anche la posizione apparente della stella sullo sfondo, possiamo confermare se l’obiettivo in primo piano è davvero un buco nero”.

microlenti HubbleIllustrazione che mostra come Hubble visualizza un evento di microlensing. (NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted)

In questo caso, le osservazioni della regione sono state effettuate in otto diverse occasioni utilizzando il telescopio spaziale Hubble, fino al 2017.

Da un’analisi approfondita di questi dati, un team di astronomi guidato da Kailash Sahu dello Space Telescope Science Institute ha concluso che il colpevole era un microlensing buco nero che arriva a 7,1 volte la massa del Solea una distanza di 5.153 anni luce.

L’analisi di Lu e Lam ora aggiunge più dati da Hubble, acquisiti di recente nel 2021. Il loro team ha scoperto che l’oggetto è leggermente più piccolo, tra 1,6 e 4,4 volte la massa del Sole.

Ciò significa che l’oggetto potrebbe essere una stella di neutroni. Questo è anche il nucleo collassato di una stella massiccia, che iniziava tra 8 e 30 volte la massa del Sole.

L’oggetto risultante è supportato da qualcosa chiamato pressione di degenerazione dei neutroni, per cui i neutroni non vogliono occupare lo stesso spazio; questo gli impedisce di collassare completamente in un buco nero. Un tale oggetto ha un limite di massa di circa 2,4 volte la massa del Sole.

È interessante notare che nessun buco nero è stato rilevato al di sotto di circa 5 volte la massa del Sole. Questo è indicato come il divario di massa inferiore. Se il lavoro di Lam e dei suoi colleghi è corretto, ciò significa che potremmo avere tra le mani il rilevamento di un oggetto con un divario di massa inferiore, il che è molto allettante.

Le due squadre sono tornate con masse diverse per l’oggetto lente perché le loro analisi hanno restituito risultati diversi per i movimenti relativi dell’oggetto compatto e della stella con lente.

Sahu e il suo team hanno scoperto che l’oggetto compatto si sta muovendo a una velocità relativamente alta di 45 chilometri al secondo, come risultato di un calcio natale: un’esplosione di una supernova sbilenca può far allontanare il nucleo collassato.

Lam e le sue colleghe hanno comunque percorso 30 chilometri al secondo. Questo risultato, dicono, suggerisce che forse un’esplosione di supernova non è necessaria per la nascita di un buco nero.

In questo momento, è impossibile trarre una conclusione definitiva da OB110462 su quale stima sia corretta, ma gli astronomi si aspettano di imparare molto dalla scoperta di più di questi oggetti in futuro.

“Qualunque cosa sia, l’oggetto è il primo residuo stellare oscuro scoperto a vagare per la galassia senza essere accompagnato da un’altra stella”, dice Lam.

La ricerca è stata accettata Il diario astrofisicoed è disponibile su arXiv.

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