Chimere spaziali. Trovato nella Via Lattea il primo buco nero di massa intermedia?

Ormai da decenni, gli astronomi ritengono che al centro delle galassie più grandi risieda la creatura più massiccia dell’universo, il Buco Nero Supermassivo (o super massiccio, in sigla SMBH). Anche la nostra Via Lattea ha quindi il suo buco nero super massiccio, Sagittarius A*,  che misura circa 44 milioni di chilometri di diametro per una massa superiore a quella di 4 milioni di masse solari (e non è nemmeno tra i più massivi).

Tuttavia, un nuovo studio di un team di ricercatori dell’Università di Keio, in Giappone, riporta una scoperta sorprendente: avrebbero trovato le prove della presenza di un buco nero all’interno di una nube di gas vicina al centro della Via Lattea, ma non solo… questo buco nero sarebbe di taglia intermedia. La cosa straordinaria è infatti che fin’ora gli astronomi non erano ancora mai riusciti a individuare buchi neri di questa taglia.

Sappiamo infatti che i buchi neri si formano quando le stelle muoiono, cosa che li rende abbastanza comuni ma di piccola taglia. Le evidenze di buchi neri supermassicci ci sono, e si pensa che i buchi neri più piccoli possano essere i semi di quelli più massivi, nati da una fusione di più buchi neri di massa stellare assieme all’accrescimento dovuto al materiale proveniente dalla galassia che generalmente li circonda.

Ma allora perché non si vede traccia del passaggio intermedio? Perché i buchi neri di massa intermedia sono così difficili da individuare? Ecco perché questa figura ibrida, a metà tra un buco nero di massa stellare e uno massiccio resta un po’ una chimera per gli astrofisici che lo stanno cercando.

Il team guidato da Tomoharu Oka, ricercatore al dipartimento di Fisica e della School of Fundamental Science and Technology all’Univeristà di Keio, sembra esserci finalmente riuscito, studiando la nube compatta di gas CO–0.40–0.22 vicino al centro la nostra galassia.

Dal diametro di circa 1000 unità astronomiche e a circa 200 anni luce dal centro della nostra galassia, questa nube ha sempre affascinato e interessato gli astronomi per la peculiare dinamica dei suoi gas. Contenenti tra gli altri cianuro di idrogeno e monossido di carbonio, i gas all’interno della nube si muovono a velocità estremamente diverse, con un range molto ampio, cosa inusuale per una nube di gas.

La speranza di comprendere meglio questo strano comportamento, ha portato il team ha osservare inizialmente la nube con il Nobeyama Radio Observatory in Giappone, un radiotelescopio da 45 metri.
Tutto cominciò il gennaio del 2016, quando i ricercatori notarono che la nube aveva una forma ellittica divisa in due componenti ben distinte. Una componente compatta ma a bassa densità e con velocità fortemente variabili, e una più densa, delle dimensioni di 10 anni luce, con piccole variazioni di velocità nel movimento dei gas.

Il gruppo proseguì quindi le osservazioni con il Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, confermando la struttura della nube e le variazioni in velocità, che sembravano andare di pari passo con la densità. Ma osservarono anche la presenza di onde radio (simili a quelle generate da Sagittario A), originate vicino alla regione più densa. Come scrivono nello studio:

«Recentemente abbiamo scoperto una peculiarità nella nube molecolare CO–0.40–0.22,  con un range di velocità estremamente ampio, vicino al centro della nostra Via Lattea. Sulla base di attente analisi della cinematica dei gas, abbiamo concluso che nella nube deve nascondersi un oggetto compatto con una massa di almeno 10^5 masse solari».

Utilizzando anche una serie di modelli computerizzati per spiegare gli strani comportamenti, la causa più probabile risulta proprio essere un buco nero. Data la massa risultante — 100 mila masse solari, o circa 500 volte più piccolo di Sagittarius A* — il buco nero in questione sarebbe di massa intermedia, e quindi anche il secondo buco nero più grande della nostra galassia.

Si tratterebbe di una novità senza precedenti… e il risultato, se confermato, potrebbe finalmente spiegare la genesi dei buchi neri supermassivi che si formano al centro delle galassie più grandi.

Saranno necessari però nuovi studi, per arrivare alla conferma, che cercheranno di seguire l’evoluzione della nube. Assumendo che lo studio di Oka e colleghi abbia visto giusto, e quindi che il buco nero di taglia intermedia esista davvero, i nuovi studi serviranno anche a capire come evolverà e quale sarà il suo destino. Ad esempio, è possibile che stia lentamente scivolando verso il più grosso vicino Sagittarius A*, e che alla fine venga assorbito da esso dando origine a un buco nero ancora più massiccio al centro la nostra galassia! Una fusione del genere non passerebbe sicuramente inosservata, se mai dovesse esserci ancora qualcuno nei paraggi a rilevare le onde gravitazionali generate…

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy.

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