Scoperto buco nero ultramassiccio, il più grande mai rilevato

AGI - Gli astronomi hanno scoperto quello che potrebbe essere il buco nero più massiccio mai rilevato. Il colosso cosmico è vicino al limite superiore teorico di ciò che è possibile nell'universo ed è 10mila volte più pesante del buco nero al centro della nostra galassia, la Via Lattea.

Esiste in una delle galassie più massicce mai osservate, la Galassia a Ferro di Cavallo Cosmica, così grande da distorcere lo spaziotempo e trasformare la luce che passa da una galassia sullo sfondo in un gigantesco anello di Einstein a forma di ferro di cavallo.

Dimensioni e massa del buco nero

Secondo un nuovo articolo pubblicato oggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, le dimensioni del buco nero ultramassiccio sono tali da equivalere a 36 miliardi di masse solari. Si pensa che ogni galassia dell'universo abbia un buco nero supermassiccio al suo centro e che le galassie più grandi ne ospitino di ancora più grandi, noti come buchi neri ultramassicci.

"Questo è uno dei 10 buchi neri più massicci mai scoperti e molto probabilmente il più massiccio - ha affermato il professor Thomas Collett, ricercatore dell'Università di Portsmouth - la maggior parte delle altre misurazioni della massa dei buchi neri sono indirette e presentano incertezze piuttosto elevate, quindi non sappiamo con certezza quale sia il più grande. Tuttavia, grazie al nostro nuovo metodo, abbiamo una certezza molto maggiore sulla massa di questo buco nero".

Lenti gravitazionali e cinematica stellare

I ricercatori hanno scoperto il buco nero Cosmic Horseshoe utilizzando una combinazione di lenti gravitazionali e cinematica stellare (lo studio del moto delle stelle all'interno delle galassie e della velocità e del modo in cui si muovono attorno ai buchi neri). Quest'ultimo è considerato il gold standard per la misurazione delle masse dei buchi neri, ma non funziona realmente al di fuori dell'universo molto vicino, perché le galassie appaiono troppo piccole nel cielo per risolvere la regione in cui si trova un buco nero supermassiccio o ultramassiccio. L'aggiunta delle lenti gravitazionali ha aiutato il team a "spingersi molto più lontano nell'universo - ha affermato Collett - abbiamo rilevato l'effetto del buco nero in due modi: altera il percorso della luce mentre attraversa il buco nero e fa sì che le stelle nelle regioni interne della galassia ospite si muovano estremamente velocemente (quasi 400 km/s). Combinando queste due misurazioni possiamo essere assolutamente certi che il buco nero sia reale".

Il buco nero 'dormiente' e la sua individuazione

Il ricercatore principale, il dottorando Carlos Melo, dell'Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Ufrgs) in Brasile, ha aggiunto: "Questa scoperta è stata fatta per un buco nero 'dormiente', ovvero un buco nero che non sta accumulando attivamente materiale al momento dell'osservazione. La sua individuazione si basava esclusivamente sulla sua immensa attrazione gravitazionale e sull'effetto che aveva sull'ambiente circostante. Ciò che è particolarmente entusiasmante è che questo metodo ci consente di rilevare e misurare la massa di questi buchi neri ultramassicci nascosti nell'universo, anche quando sono completamente silenziosi".

Distanza e metodo di misurazione affidabile

Il buco nero Cosmic Horseshoe si trova molto lontano dalla Terra, a una distanza di circa 5 miliardi di anni luce. "In genere, per sistemi così remoti, le misurazioni della massa del buco nero sono possibili solo quando il buco nero è attivo - ha detto Melo - ma queste stime basate sull'accrescimento sono spesso caratterizzate da notevoli incertezze. Il nostro approccio, che combina un forte effetto di lente gravitazionale con la dinamica stellare, offre una misurazione più diretta e affidabile, anche per questi sistemi distanti".

Importanza della scoperta

La scoperta è importante perché aiuterà gli astronomi a comprendere la connessione tra i buchi neri supermassicci e le galassie che li ospitano. "Riteniamo che le dimensioni di entrambi siano strettamente collegate - ha aggiunto il professor Collett - perché quando le galassie crescono possono incanalare la materia verso il buco nero centrale. Parte di questa materia alimenta il buco nero, ma molta si irradia in una sorgente incredibilmente luminosa chiamata quasar. Questi quasar riversano enormi quantità di energia nelle galassie ospiti, impedendo alle nubi di gas di condensarsi in nuove stelle".

La via lattea e la fusione con andromeda

La nostra galassia, la Via Lattea, ospita un buco nero con una massa di 4 milioni di masse solari. Attualmente non sta crescendo abbastanza velocemente da emettere energia come un quasar, ma sappiamo che lo ha fatto in passato e potrebbe farlo di nuovo in futuro. La galassia di Andromeda e la nostra Via Lattea si muovono insieme e si prevede che si fonderanno tra circa 4,5 miliardi di anni, il che rappresenta il momento più probabile in cui il nostro buco nero supermassiccio tornerà a trasformarsi in un quasar, affermano i ricercatori.

Gruppi fossili e formazione dei buchi neri

Una caratteristica interessante del sistema Cosmic Horseshoe è che la galassia ospite è un cosiddetto gruppo fossile. I gruppi fossili sono lo stato finale delle strutture più massicce legate gravitazionalmente nell'universo, che si formano quando queste sono collassate in un'unica galassia estremamente massiccia, senza compagni luminosi. "È probabile che tutti i buchi neri supermassicci che originariamente si trovavano nelle galassie compagne si siano ora fusi per formare il buco nero ultramassiccio che abbiamo rilevato - ha spiegato Collett - stiamo quindi osservando lo stadio finale della formazione delle galassie e lo stadio finale della formazione dei buchi neri".

Scoperta fortuita e prospettive future

La scoperta del buco nero cosmico a ferro di cavallo è stata in un certo senso una scoperta fortuita. È avvenuta mentre i ricercatori stavano studiando la distribuzione della materia oscura nella galassia, nel tentativo di saperne di più su questa misteriosa sostanza ipotetica. Ora che hanno capito che il loro nuovo metodo funziona per i buchi neri, sperano di utilizzare i dati del telescopio spaziale Euclid dell'Agenzia Spaziale Europea per rilevare altri buchi neri supermassicci e i loro ospiti, così da comprendere meglio come i buchi neri impediscono alle galassie di formare stelle.