7 Ottobre 2023
14:00

Il buco nero più grande che conosciamo nell’universo si chiama TON 618: ha una massa di 66 miliardi di Soli

Il buco nero più grande e massiccio noto in astronomia si trova nella costellazione dei Cani da Caccia ed è così lontano che la sua luce impiega 11 miliardi di anni per raggiungerci.

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Il buco nero più grande che conosciamo nell’universo si chiama TON 618: ha una massa di 66 miliardi di Soli
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Con una stazza di 66 miliardi di masse solari, TON 618 è il più massiccio e il più grande buco nero che conosciamo. Appartiene alla categoria dei buchi neri supermassicci, anche se per masse così grandi alcuni astronomi parlano di buchi neri ultramassicci. È così grande che il suo raggio è 25 volte maggiore della distanza tra il Sole e Plutone! TON 618 alimenta un quasar estremamente luminoso, la cui luce viaggia per ben 11 miliardi di anni prima di raggiungerci. Scopriamo come è stato scoperto e le sue caratteristiche uniche.

La scoperta del buco nero più grande

TON 618 si chiama così perché è l'oggetto numero 618 del Catalogo Tonantzintla, un registro di corpi celesti pubblicato dall'Osservatori di Tonantzintla in Messico. Si trova nella direzione della costellazione dei Cani da Caccia (Canes Venatici), nell'emisfero boreale, tra le costellazioni dell'Orsa Maggiore e del Boote. È stato osservato per la prima volta dagli astronomi Braulio Iriarte e Enrique Chavira nel 1957 durante una campagna di osservazione alla ricerca di stelle blu deboli che si trovavano al di fuori del piano galattico. Dal momento che fino al 1963 gli oggetti come i quasar, sorgenti estremamente potenti ma estremamente lontane, non erano ancora noti, la sua natura non è stata riconosciuta per lungo tempo.

Solo nel 1970, durante una campagna di osservazione portata avanti da quella che è oggi la Stazione Radioastronomica di Medicina, in provincia di Bologna, un gruppo di ricercatori italiani ha identificato un'emissione radio proveniente dall'oggetto, confermando che si trattasse di un quasar. Successivamente, misure di distanza hanno dimostrato che si trattava di uno dei quasar più lontani mai osservati.

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TON 618 osservato dalla Sloan Digital Sky Survey. Credits: Sloan Digital Sky Survey, Apache Point Observatory, Astrophysical Research Consortium, CC BY 4.0, da Wikimedia Commons.

Studi successivi hanno confermato queste valutazioni, e attualmente le stime sulla distanza di TON 618 indicano che è così lontano che la sua radiazione ha attraversato quasi 11 miliardi di anni luce per arrivare fino a noi, ma a causa dell'espansione dell'universo, oggi possiamo considerare che si trovi ad una distanza (detta "distanza comovente") di più di 18 miliardi di anni luce dalla Terra.

Le caratteristiche fisiche di TON 618

Oggi sappiamo che TON 618 è il motore di un quasar, cioè un nucleo galattico che emette enormi quantità di energia prodotta grazie all'interazione del materiale in caduta verso il buco nero che si trova al suo centro. Ecco perché possiamo vederlo nonostante sia un buco nero: quello che vediamo è l'energia rilasciata dal materiale in caduta!

Secondo le stime, il buco nero ultramassiccio all'interno di TON 618 potrebbe avere una massa di più di 66 miliardi di masse solari, un numero così mostruoso da riuscire difficile da immaginare, più alta della massa combinata di tutta la Via Lattea. Per confronto: Sgr A* , il buco nero supermassiccio al centro della nostra Via Lattea, ha una massa pari a "solo" 4,1 milioni di volte la massa del Sole; il buco nero al centro della galassia M87 , famoso per essere stato il soggetto della prima immagine di un buco nero, ha invece una massa di 6,5 miliardi di masse solari.

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Immagine dell’ombra dell’orizzonte degli eventi del buco nero supermassiccio M87* ottenuta utilizzando i radiotelescopi dell’Event Horizon Telescope. Credits: EHT Consortium.

Se confermate, questo corrisponderebbe ad un raggio di  di 200 miliardi di km (una grandezza così enorme che la luce impiegherebbe 15 giorni per attraversare la regione all'interno del suo orizzonte degli eventi da parte a parte); per confronto, la massima distanza dal Sole a cui si trova il pianeta nano Plutone è poco meno di 7,5 miliardi di kilometri, ossia più di 25 volte più piccola.

TON 618 è il “motore” di un quasar

Ma anche intorno all'oggetto massiccio al centro di TON 618 le cose sono interessanti. Dal quasar ci arriva infatti anche una forte emissione di radiazione elettromagnetica in una particolare banda, chiamata Lyman-alfa (spesso indicata con il simbolo Ly-α): questa viene generata da una specifica transizione energetica di un elettrone all'interno di un atomo di idrogeno non ionizzato, e indica la presenza di grandi quantità di gas in una zona di spazio. Nel caso di TON 618, la fonte di questa radiazione è una enorme nube di gas che circonda il quasar e la sua galassia ospite. Queste strutture, chiamate a volte "Lyman-alfa blob" (LAB), sono tra le nebulose più grandi conosciute: il "blob" che circonda TON 618 ha un diametro di almeno 330.000 anni luce (il doppio delle dimensioni della Via Lattea). Possiamo vedere questo gas freddo e rarefatto grazie alla fortissima emissione radio del quasar, che eccita gli atomi di idrogeno e li costringe ad emettere nella banda Lyman-alfa.

Potrebbero esistere buchi neri ancora più grandi?

Poiché si considera che i quasar siano i precursori delle galassie moderne, l'osservazione di TON 618 e di altri oggetti simili può fornire informazioni sui processi che guidano l'evoluzione delle galassie massicce. Tuttavia, a a oggi non abbiamo idea di come si possano essere formati buchi neri supermassicci così grandi. Alcuni studi ipotizzano che possano esistere buchi neri ancora più grandi, come Phoenix A*, un oggetto ultramassiccio di oltre 100 miliardi di masse solari che potrebbe celarsi all'interno dell'ammasso di galassie nella costellazione della Fenice (Phoenix), ma gli studi sono ancora preliminari.

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Le dimensioni del buco nero supermassiccio TON 618 confrontate con l’oggetto che potrebbe trovarsi all’interno dell’ammasso di galassie della Fenice, in rapporto all’orbita di Nettuno (il circoletto al centro dell’immagine). Credits: Faren29 (CC BY–SA 4.0 ), via Wikimedia Commons.
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