Gli astronomi rilevano il primo potenziale buco nero “canaglia”.

Vedere l’invisibile

Il team ha combinato due tecniche cosmiche per individuare il buco nero: la lente gravitazionale e l’astrometria. Il primo funziona perché quando la gravità deforma lo spazio-tempo, cambia il percorso che la luce prende quando passa vicino. Quando un oggetto celeste passa molto vicino a una stella più lontana nel cielo dalla nostra linea di vista, la luce stellare si piega mentre viaggia oltre l’oggetto più vicino. Se l’oggetto in primo piano che esegue la curvatura è relativamente piccolo, ad esempio un pianeta, una stella o un buco nero, piuttosto che un’intera galassia o un ammasso di galassie, il processo è chiamato, in particolare, microlensing.

Il microlensing fa agire l’oggetto più vicino come una lente d’ingrandimento naturale, illuminando temporaneamente la luce della stella lontana, un effetto che i telescopi possono cogliere. Gli astronomi possono stimare approssimativamente la massa dell’oggetto più vicino in base alla durata del picco di luce stellare; oggetti più massicci creano eventi di microlensing più lunghi. Quindi, un lungo evento di microlensing causato da qualcosa che non possiamo vedere potrebbe segnalare un buco nero canaglia.

Ma i buchi neri non possono essere confermati dal solo microlensing. Una piccola stella debole che si muove lentamente potrebbe mascherarsi da buco nero. Anch’esso produrrebbe un segnale lungo, a causa della sua bassa velocità, e se la stella è abbastanza debole, gli astronomi potrebbero non vederla, in grado di rilevare solo la luce dalla stella di fondo.

È qui che entra in gioco l’astrometria. Questa tecnica comporta misurazioni precise della posizione di un oggetto. Vedendo quanto la posizione della stella sullo sfondo sembra spostarsi durante un evento di microlensing, gli astronomi possono scoprire con precisione quanto sia massiccio l’oggetto più vicino.

“Ecco come sapevamo di aver trovato un buco nero”, dice Sahu. “L’oggetto che abbiamo rilevato è così massiccio che se fosse una stella, risplenderebbe brillantemente; eppure non abbiamo rilevato alcuna luce da esso.

Questa scoperta è il culmine di sette anni di osservazioni. I segnali di microlensing che possono rivelare piccoli buchi neri solitari durano quasi un anno. Due telescopi terrestri, il telescopio Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) e il telescopio Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), hanno ripreso l’evento. È durato abbastanza che gli astronomi sospettavano che l’oggetto della lente potesse essere un buco nero.

Fu allora che iniziarono a fare misurazioni astrometriche. La deflessione causata dall’oggetto intermedio nella luce della stella sullo sfondo era così piccola che solo il telescopio spaziale Hubble poteva rilevarla. Il team ha trascorso diversi anni ad analizzare il segnale astrometrico, che in generale può durare da 5 a 10 volte più a lungo della sua controparte microlente.

“È estremamente gratificante far parte di una scoperta così monumentale”, afferma Sahu. “Ho cercato buchi neri canaglia per più di un decennio ed è emozionante trovarne finalmente uno! Spero sia il primo di tanti”.

Stabilire la norma cosmica

È ancora possibile che l’oggetto non sia un buco nero, dopotutto. L’analisi di un team separato dello stesso evento colloca l’oggetto da qualche parte tra circa 1,5 e 4 masse solari, abbastanza leggero da poter essere un buco nero o una stella di neutroni (il nucleo frantumato di una stella morta che non era abbastanza massiccia da diventare un buco nero). Considerando che neanche gli astronomi hanno mai rilevato una stella di neutroni isolata prima, questa sarebbe comunque una scoperta notevole. I risultati di entrambe le squadre sono ancora sottoposti a revisione paritaria.

Indipendentemente da questo risultato, alcuni astronomi ritengono che i buchi neri di massa stellare trovati nei sistemi binari possano rappresentare un campione distorto. Le loro masse variano solo da circa 5 a 20 volte la massa del Sole, con la maggior parte del peso di circa 7 masse solari. Ma la gamma reale potrebbe essere molto più ampia.

“I buchi neri di massa stellare che sono stati rilevati in altre galassie tramite le onde gravitazionali sono spesso molto più grandi di quelli che abbiamo trovato nella nostra galassia, fino a quasi 100 masse solari”, afferma Sahu. “Trovando più che sono isolati, saremo in grado di capire meglio com’è la vera popolazione di buchi neri e imparare ancora di più sui fantasmi che infestano la nostra galassia”.

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