31 Marzo 2023
11:28

Scoperto un nuovo buco nero supermassiccio a 2,5 miliardi di anni luce. Perché è importante?

I ricercatori dell'Università di Durham hanno utilizzato la tecnica del lensing gravitazionale per misurare la massa del buco nero supermassiccio nell'ammasso Abell 1201.

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Scoperto un nuovo buco nero supermassiccio a 2,5 miliardi di anni luce. Perché è importante?
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Credits: ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann

I buchi neri sono tra gli oggetti più affascinanti che popolano il nostro Universo. È di questi giorni la scoperta di un gigantesco buco nero supermassiccio nell'ammasso di galassie Abell 1201 a 2,5 miliardi di anni luce da noi. La notizia ha destato interesse nella comunità astronomica grazie alla sua massa e alla tecnica con cui è stato misurato. Vediamo insieme cosa hanno scoperto i ricercatori.

La scoperta del buco nero

Un team internazionale di astronomi guidati da James Nightingale dell'Università di Durham nel Regno Unito ha scoperto un gigantesco buco nero supermassiccio ad una distanza di circa 2.5 miliardi di anni luce nell'ammasso di galassie Abell 1201. Utilizzando la tecnica del lensing gravitazionale, che sfrutta la deviazione della luce ad opera di oggetti di grandissima massa, i ricercatori sono riusciti a stimare che il buco nero presente nella galassia ellittica al centro dell'ammasso ha una massa di circa trenta miliardi di masse solari. Sebbene gli astronomi siano abituati a numeri così grandi, questo valore rappresenta una sorpresa anche per loro. Pensate che questo buco nero pesa da solo quasi quanto metà delle stelle della nostra Via Lattea!

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Illustrazione artistica del materiale nel disco di accrescimento in caduta nel campo gravitazionale del buco nero. Credits: NASA/JPL–Caltech

Cosa sono i buchi neri supermassicci?

I buchi neri furono predetti nel 1915 da Karl Schwarzschild come soluzioni delle equazioni della Relatività Generale di Albert Einstein. All'inizio si pensava essi rappresentassero pura astrazione matematica e fu solo negli anni '60, con la scoperta del primo buco nero in direzione della costellazione del Cigno, che essi divennero realtà fisica. Ai giorni nostri, essi costituiscono una realtà ben consolidata in astronomia ed hanno masse che vanno da poche decine di volte quella del Sole ai buchi neri supermassicci, così chiamati poiché le loro masse vanno dai milioni ai miliardi di masse solari. Generalmente, i buchi neri supermassicci si trovano al centro delle galassie, siano esse a spirale o ellittiche, ed influenzano l'evoluzione delle galassie stesse grazie alla gran quantità di energia che rilasciano.

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Un esempio di buco nero supermassiccio è quello al centro della galassia M87 ottenuto grazie all’Event Horizon Telescope. Credits: ESO

I buchi neri devono il loro nome al fatto che essi possiedono un campo gravitazionale talmente elevato che nemmeno la luce è in grado di sfuggirvi, per questo non possono essere osservati direttamente, ma solo attraverso gli effetti che essi producono sulla materia circostante. Ad esempio, la misura della massa del buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea è stata ottenuta osservando le orbite delle stelle che sono passate nelle sue prossimità. Un altro modo in cui essi vengono scoperti è grazie all'enorme quantità di energia rilasciata dalla materia che "cade" verso il buco nero attratta dal suo immenso campo gravitazionale.

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Simulazione al computer delle orbite delle stelle passanti in prossimità del buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Credits: ESO

Come è stato scoperto questo buco nero?

La tecnica utilizzata dai ricercatori per trovare questo buco nero costituisce invece un unicum poiché non sfrutta direttamente gli effetti del buco nero supermassiccio sulla materia circostante, ma il lensing gravitazionale. Il lensing costituisce un'altra predizione della relatività generale di Einstein che afferma che oggetti aventi grandissima massa sono in grado di curvare lo spazio e il tempo, inclusa la traiettoria dei raggi di luce. Attraverso il lensing gravitazionale, gli astronomi sono in grado di ricostruire la distribuzione di materia negli ammassi di galassie, strutture consistenti di centinaia o migliaia di galassie orbitanti sotto le mutue attrazioni gravitazionali. Facendo ciò, si sono resi conto che la distribuzione di materia che avevano osservato nell'ammasso poteva essere spiegata solo ipotizzando la presenza di un buco nero supermassiccio nella galassia centrale avente 32,7 miliardi di masse solari.

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Deformazione della luce (lensing gravitazionale) proveniente da galassie lontane causate dalla immensa massa di un ammasso di galassie. Credits: NASA/ESA

Il successo di questo studio apre le porte ad una nuova metodologia di misura delle masse dei buchi neri che porterà gli astronomi a misurarne molte migliaia in più nella prossima decade, gettando nuova luce sugli effetti che questi mostri cosmici hanno sulle galassie che li ospitano.

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