La storia del buco nero troppo grande per esistere4 min di lettura

Nell’ultima settimana sono stato praticamente tutti i giorni a scuola per riunioni o consigli di classe, e mi sono perso alcune notizie fresche. Tuttavia alcuni miei studenti mi hanno giustamente segnalato la storia del buco nero con una massa di 70 volte la massa del Sole.

La segnalazione in classe è arrivata con la classica domanda “Dobbiamo preoccuparci?”; ovviamente non dobbiamo preoccuparci, parliamo sempre di distanze molto più grande di quelle che potremmo percorrere in tutta la nostra vita (o forse centinaia di vite). Quindi la domanda successiva è: perché tanto clamore?

Infatti l’idea di buco nero, anche nell’immaginario collettivo, è pur sempre associata a qualcosa di astrofisicamente mostruoso, cioè un oggetto cosmico in grado di fagocitare qualsiasi cosa ci sia nell’universo. Non è davvero così, ma non importa (ne parleremo un’altra volta).

Oggi concentriamoci su questo aspetto: può esistere un buco nero di 70 masse solari? Qualcuno di voi penserà: ma al centro della galassia non c’è un buco nero di milioni di masse solari? E la foto del buco nero, non era di un buco nero di qualche miliardo di masse solari? Sì, tutto vero. Ma quelli sono buchi neri supermassicci, mentre il buco nero di 70 masse solari è un buco nero di origine stellare.

Vediamo di che si tratta

Un buco nero stellare si forma quando una stella molto massiccia collassa ed esplode in una supernova. Tutta quella gran materia si concentra in un oggetto piccolissimo, quindi a questo punto densissimo: ecco un buco nero. Siccome le stelle hanno una massa, al massimo, di un centinaio di masse solari, e durante la supernova molto materiale è espulso nello spazio circostante, allora ci si aspetta di vedere buchi neri di origine stellare di qualche decina di masse solari (25, per la precisione), non di più.

Certo, ci sono anche fenomeni di buchi neri di origine stellare che collidono tra loro e formano buchi neri più grossi. Può essere. Ma la storia del buco nero di 70 masse solari che ha tenuto banco in questi giorni non è associata a questo caso. La storia è questa.

Un gruppo di ricercatori ha trovato un buco nero, a 15 mila anni luce da noi, in orbita attorno a un’altra stella, chiamata Lb-1. Questo buco nero è particolare: non emette troppa luce. Di solito un buco nero succhia il gas da una stella compagna, questo gas è compresso, si scalda ed emette raggi-X. Questa cosa non succede per il buco nero che accompagna Lb-1.

Per studiare il moto del buco nero gli astrofisici hanno usato la spettroscopia, grazie al telescopio Lamost (in Cina) ovvero hanno analizzato la luce emessa dal moto della stella compagna del buco nero. È venuta fuori una roba del genere.

La curva viola indica il moto della stella Lb-1.
La curva gialla indica il moto del gas (idrogeno) presente nel sistema.

Notate niente? L’andamento ondulatorio indica un moto della stella intorno a qualcos’altro. E così pure per il gas: ma il gas si muove al contrario, cioè quando la stella si avvicina a noi, il gas si allontana. Ecco spiegato perché dove al picco della stella corrisponde il ventre della curva del moto del gas.

Quindi il gas sta orbitando attorno a qualche altro oggetto, non attorno alla stella. Un oggetto che, dai dati, è abbastanza massivo è non emette luce. Che cosa potrà mai essere? Esatto: un buco nero. Dico esatto perché è una buona supposizione, ma ci tengo a sottolineare che è questo il motivo per cui lo diciamo (e non è un motivo da poco, sia chiaro).

I dati della stella Lb-1 la caraterizzano come una stella di circa 8 volte la massa del Sole. O almeno, questo è il modello più accreditato. Se le cose stanno così, allora il buco nero che gli gira intorno deve avere circa 70 masse solari come stazza. Una roba fuori dagli standard: e questa è la notizia che avete letto ovunque.

Ma veniamo alle domande

Per prima cosa: e se i buchi neri fossero due? Ipotesi scartata, così, al volo: se fossero due buchi neri allora i parametri dell’orbita sarebbero abbastanza diversi, e non è il caso.

Vediamo allora se tutto torna con la stella. Lb-1 è, a quanto pare, una stella molto luminosa. Il satellite ESA Gaia ha misurato per Lb-1 una certa distanza ma, per far tornare i conti con le misure ottenute di luminosità e massa, bisogna porre tecnicamente la stella a una distanza maggiore. Forse ha sbagliato Gaia a misurare? Sembrerebbe che la stima di Gaia non tenga conto del fatto che Lb-1 si muova ondeggiando attorno a un buco nero. Ma è tutto da ricontrollare un attimo, per sicurezza diciamo.

Se però i dati di Gaia sono giusti, allora Lb-1 sarebbe davvero più vicina e quindi avrebbe una massa stimata più piccola, che a sua volta ci porterebbe ad avere una massa per il buco nero compagno pari a circa 10 masse solari. Cioè nulla di stupefacente e tutto in regola. Ma c’è un problema qua: non esiste un modello stellare, diciamo così, normale, che descriva una stella con le caratteristiche stimate con il telescopio Lamost e alla distanza stimata da Gaia. Non è da scartare però il fatto che magari la stella Lb-1 sia in qualche momento particolare della sua vita stellare, magari in equilibrio precario dal punto di vista idrostatico (sapete, le stelle sono palle di gas che si tengono su da sole). Ma anche se così fosse, i conti dicono che la stella dovrebbe tornare in equilibrio su tempi scala dell’ordine di qualche diecimila anni. Cioè: avremmo avuto una sfortuna sfacciata a beccare una stella, la cui vita va avanti da qualche miliardo di anni, in una fase del suo ciclo vitale che dura solo diecimila anni. Oh, ma che ne sappiamo in fondo, tutto può essere.

E poi c’è la storia che non si è visto neanche un lampetto di raggi-X emesso attorno a questo buco nero. Ma magari questo è dovuto solo al fatto che il gas cade sul buco nero con un tasso di accrescimento davvero molto basso, e anche questo può essere.

Tutto questo passare in rassegna le varie ipotesi è solo per dire: bene la scoperta ma, primo, gli stessi autori hanno vagliato differenti ipotesi nella stesura dell’articolo scientifico e, secondo, la scienza è bella proprio perché ci pone davanti a domande vecchie su dati nuovi e domande nuove su dati vecchi.

Alla fine, se tutto viene confermato, tocca fare i conti con buchi neri con masse più grandi del previsto. Potrebbero aprirsi chissà quali nuove finestre sull’universo. Tanto alla fine ne sappiamo ancora poco, c’è tanto altro da scoprire.


Leggi su Nature l’articolo “A wide star–black-hole binary system from radial-velocity measurements“, di Jifeng Liu et al.

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