Tramite l’analisi dei dati forniti dal telescopio spaziale a raggi x Chandra, un team internazionale ha potuto dedurre che i buchi neri hanno molto più appetito di quanto si credesse. Ciò può spiegare l’evoluzione di questi enormi ed incredibili “mostri” cosmici.
Quando una stella molto ma molto più massiccia nel nostro amato Sole consuma tutto il carburante necessario a mantenere attive le reazioni nucleari nel proprio nucleo, la gravità prende il sopravvento e “stritola” la povera stella sotto il suo stesso peso, fino al collasso totale che si manifesta con un’enorme esplosione, una Supernova.
Le supernove, oltre a generare in pochissimo tempo più luce di un’intera galassia, lasciano come residuo finale delle spettacolari nebulose, al cui centro si annidano stelle di neutroni o, se la stella esplosa era davvero enorme, dei buchi neri. Questi oggetti misteriosi ed affascinanti hanno attirato l’attenzione degli scienziati per decenni che, esplorando le galassie con mezzi sempre più sofisticati, hanno scoperto esservene di dimensioni molto diverse, iniziando a teorizzare sulla loro natività.
I buchi neri nati da una Supernova sono i più piccoli e sono chiamati anche Buchi Neri di Massa Stellare. In genere pesano da 5 a 90 masse solari (in astronomia viene usata la massa del Sole come unità di misura della massa degli oggetti celesti), diametro medio di poche decine di chilometri e sono nettamente i più comuni; nella nostra galassia potrebbero essercene milioni.
Al centro delle galassie massicce come la nostra Via Lattea, si appostano poi dei veri giganti. Questi vengono chiamati Buchi Neri super Massicci o SMBH (Super Massive Black Hole) e possiedono masse di milioni o anche miliardi di masse solari. L’attrito tra la materia che li circonda nei così detti dischi di accrescimento genera moltissima energia, così tanta che possiamo vedere le galassie ospiti dei più attivi, comunemente chiamate Quasar, a miliardi di anni luce di distanza.
Recentemente è stata poi trovata l’evidenza di una classe di mezzo: i Buchi Neri di Massa Intermedia o IMBH (Intermediate Massive Black Hole) la cui massa va da 100 a 100.000 masse solari la cui presenza è molto rara e di difficile identificazione. Il pubblico appassionato di fantascienza ha potuto mirarne uno, magnificamente rappresentato, nel capolavoro del 2014 di Christopher Nolan “Interstellar”
Ma come si sono formati gli SMBH e gli IMBH?
Sia i super massicci che gli intermedi sono troppo grandi per essersi formati dal collasso e relativa supernova di una stella. Devono essersi formati in altri modi e la “fame di stelle” è sicuramente la teoria più accreditata. Una nuova indagine condotta su oltre 100 galassie da parte dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, ha dimostrato che alcuni buchi neri super massicci possono consumare milioni di stelle. I risultati rivelano che per raggiungere le dimensioni impressionanti che alcuni SMBH presentano, devono assorbire materia da un numero di stelle molto maggiore di quanto di pensasse in precedenza.
Il team di ricerca responsabile di questa scoperta, guidato da Vivienne F. Baldassare, assistente professore presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della Washington State University (WSU), ha presentato i risultati in un articolo pubblicato di recente su Astrophysical Journal.
Esiste l’evidenza di molti casi in cui sono stati osservati buchi neri assorbire stelle; c’erano però poche prove che si verificasse sul tipo di scala osservato dalla Baldassare e dai suoi colleghi. Quest’ultimo studio, basato sui dati Chandra su densi ammassi stellari al centro di 108 galassie, potrebbe spiegare come gli IMBH siano il risultato della crescita incontrollata di un buco nero molto più piccolo. Un po’ come una palla di neve che rotolando giù da un pendio diventa infine una valanga.
“Quando le stelle sono così vicine tra loro, come lo sono in questi ammassi estremamente densi, forniscono un terreno fertile per i buchi neri di raggiungere la massa intermedia”, ha affermato Baldassare in un comunicato stampa di Chandra. “E sembra che più denso è l’ammasso stellare, più è probabile che contenga un buco nero in crescita”.
Per decenni, per spiegare la formazione dei buchi neri super massici dopo il Big Bang e le loro abnormi dimensioni (Saggitario A* che sta al centro della Via Lattea, ha una massa di 4 milioni di masse solari e quello al centro della galassia M87 addirittura 6 miliardi!) sono state proposte varie teorie, come il collasso di nebulose di gas e polvere vicino al centro delle galassie o per accrescimento di buchi neri intermedi nati dal collasso di improbabili stelle incredibilmente massicce.
Baldassare e il suo team hanno teorizzato che la chiave per la formazione degli SMBH sia invece la densità degli ammassi stellari vicino al centro di una galassia. Hanno inoltre teorizzato che questa densità dipende dalla velocità con cui si muovono le stelle negli ammassi. Esiste quindi una sorta di soglia di densità e velocità stellare, oltre la quale un buco nero crescerà costantemente.
Dopo aver osservato i dati forniti dal satellite della NASA, il team ha scoperto che gli ammassi stellari al centro di NGC 1385, 1566, 3344 e 6503 avevano densità al di sopra di questa soglia e quindi il doppio delle probabilità di contenere un buco in crescita. Come ha riassunto il coautore dello studio Nicholas C. Stone dell‘Università Ebraica di Gerusalemme:
“Questo è uno degli esempi più spettacolari che abbiamo visto della natura insaziabile dei buchi neri, perché migliaia, o migliaia di migliaia di stelle, possono essere consumate durante la loro crescita. La crescita incontrollata inizia a rallentare solo quando la scorta di stelle inizia a esaurirsi”.
In conclusione
Naturalmente, sono necessari ulteriori studi sui centri delle galassie attive prima di poter trarre conclusioni sulla validità di quanto proposto. Nel frattempo, il team attende con impazienza ulteriori osservazioni che metteranno alla prova la loro teoria.
“Il nostro lavoro non dimostra che la crescita incontrollata di buchi neri si verifica negli ammassi stellari”, ha affermato il coautore Adi Foord della Stanford University. “Ma con ulteriori osservazioni a raggi X e modelli teorici aggiuntivi, potremmo trovare delle evidenze ancora più forti”.
