Comunicato Stampa

Un buco nero nascosto in un ammasso stellare, fuori dalla nostra galassia

11 Novembre 2021

Utilizzando il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO (l'Osservatorio Europeo Australe), gli astronomi hanno scoperto un piccolo buco nero al di fuori della Via Lattea osservandone l'influenza sul moto di una stella nelle sue immediate vicinanze. Questa è la prima volta in cui questo metodo di rilevamento viene utilizzato per scovare la presenza di un buco nero al di fuori della nostra galassia. Il metodo potrebbe essere la chiave per svelare buchi neri nascosti nella Via Lattea e nelle galassie vicine e per aiutare a far luce su come questi misteriosi oggetti si formano ed evolvono.

Il buco nero appena scoperto era nascosto all'interno di NGC 1850, un ammasso di migliaia di stelle a circa 160.000 anni luce di distanza da noi, nella Grande Nube di Magellano, una galassia vicina alla Via Lattea.

"Come Sherlock Holmes che rintraccia una banda criminale sfruttandone i passi falsi, esaminiamo ogni singola stella di questo ammasso con una lente d'ingrandimento in mano, cercando di trovare qualche prova della presenza di buchi neri senza vederli direttamente", spiega Sara Saracino dell'Astrophysics Research Institute della Liverpool John Moores University nel Regno Unito, che ha guidato la ricerca, ora accettata per la pubblicazione sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Il risultato mostrato qui è solo uno dei criminali ricercati, ma quando ne hai trovato uno, sai di essere sulla buona strada per scoprirne molti altri, in diversi ammassi".

Il primo "criminale" rintracciato dall'equipe si è rivelato essere un oggetto circa 11 volte più massiccio del nostro Sole. La prova schiacciante che ha messo gli astronomi sulle tracce di questo buco nero è stata la sua influenza gravitazionale sulla stella di cinque masse solari che gli orbita intorno.

Gli astronomi avevano finora individuato buchi neri così piccoli, di "massa stellare", in altre galassie per mezzo del bagliore di raggi X emesso mentre ingoiano materia, o delle onde gravitazionali generate quando i buchi neri si scontrano tra loro o con stelle di neutroni.

Tuttavia, la maggior parte dei buchi neri di massa stellare non rivela la propria presenza attraverso i raggi X o le onde gravitazionali. "La stragrande maggioranza può essere svelata solo dinamicamente", afferma Stefan Dreizler, un membro dell'equipe con sede presso l'Università di Göttingen in Germania. "Quando formano un sistema insieme con una stella, ne influenzano il moto in modo sottile ma rilevabile, quindi possiamo trovarli con strumenti sofisticati".

Il metodo dinamico utilizzato da Saracino e dal suo gruppo potrebbe consentire agli astronomi di trovare molti altri buchi neri e aiutare a svelarne i misteri. "Ogni singolo rilevamento sarà importante per la nostra futura comprensione degli ammassi stellari e dei buchi neri al loro interno", afferma il coautore dello studio Mark Gieles dell'Università di Barcellona, ​​in Spagna.

La scoperta in NGC 1850 rappresenta la prima volta in cui un buco nero è stato trovato in un giovane ammasso stellare (l'ammasso ha solo circa 100 milioni di anni, un battito di ciglia su scale astronomiche). L'uso di questo metodo dinamico in ammassi stellari simili potrebbe svelare molti altri buchi neri giovani e gettare nuova luce su come si evolvono. Confrontandoli con buchi neri più grandi e maturi in ammassi più vecchi, gli astronomi potrebbero capire come crescono questi oggetti, nutrendosi di stelle o fondendosi con altri buchi neri. Inoltre, il censimento dei buchi neri negli ammassi stellari migliora la nostra comprensione dell'origine delle sorgenti di onde gravitazionali.

Per effettuare la ricerca, l'equipe ha utilizzato i dati raccolti in due anni con lo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montato sul VLT dell'ESO, nel deserto cileno di Atacama. “MUSE ci ha permesso di osservare aree molto affollate, come le regioni più interne degli ammassi stellari, analizzando la luce di ogni singola stella nelle vicinanze. Il risultato netto sono informazioni su migliaia di stelle in un colpo solo, almeno 10 volte di più rispetto a qualsiasi altro strumento", afferma il coautore Sebastian Kamann, esperto MUSE di lunga data con sede presso l'Astrophysics Research Institute di Liverpool. Ciò ha permesso all'equipe di individuare la strana stella il cui movimento peculiare segnalava la presenza del buco nero. I dati dell'esperimento ottico sulle lenti gravitazionali dell'Università di Varsavia e del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA hanno permesso di misurare la massa del buco nero e confermare la scoperta.

L'Extremely Large Telescope dell'ESO in Cile, che entrerà in funzione entro la fine di questo decennio, consentirà agli astronomi di trovare altri buchi neri nascosti. "L'ELT rivoluzionerà sicuramente questo campo", afferma Saracino. "Ci consentirà di osservare stelle considerevolmente più deboli nello stesso campo di vista, nonché di cercare buchi neri in ammassi globulari situati a distanze molto maggiori".

Ulteriori Informazioni

Questo risultato è stato presentato in un articolo pubblicato dalla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

L'equipe è composta da S. Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Regno Unito [LJMU]), S. Kamann (LJMU), M. G. Guarcello (INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Italia), C. Usher (Department of Astronomy, Oskar Klein Centre, Stockholm University, Stockholm, Svezia), N. Bastian (Donostia International Physics Center, Donostia-San Sebastián, Spagna, Basque Foundation for Science, Bilbao, Spagna & LJMU), I. Cabrera-Ziri (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Germania), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Spain e Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spagna), S. Dreizler (Institute for Astrophysics, University of Göttingen, Göttingen, Germania [GAUG]), G. S. Da Costa (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Australia), T.-O. Husser (GAUG) e V. Hénault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Canada).

L'ESO (European Southern Observatory o Osservatorio Europeo Australe) consente agli scienziati di tutto il mondo di scoprire i segreti dell'Universo a beneficio di tutti. Progettiamo, costruiamo e gestiamo da terra osservatori di livello mondiale - che gli astronomi utilizzano per affrontare temi interessanti e diffondere il fascino dell'astronomia - e promuoviamo la collaborazione internazionale per l'astronomia. Fondato come organizzazione intergovernativa nel 1962, oggi l'ESO è sostenuto da 16 Stati membri (Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Finlandia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera), insime con il paese che ospita l'ESO, il Cile, e l'Australia come partner strategico. Il quartier generale dell'ESO e il Planetario e Centro Visite Supernova dell'ESO si trovano vicino a Monaco, in Germania, mentre il deserto cileno di Atacama, un luogo meraviglioso con condizioni uniche per osservare il cielo, ospita i nostri telescopi. L'ESO gestisce tre siti osservativi: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l’ESO gestisce il VLT (Very Large Telescope) e il VLTI (Very Large Telescope Interferometer), così come due telescopi per survey, VISTA, che lavora nell'infrarosso, e VST (VLT Survey Telescope) in luce visibile. Sempre a Paranal l'ESO ospiterà e gestirà la schiera meridionale di telescopi di CTA, il Cherenkov Telescope Array Sud, il più grande e sensibile osservatorio di raggi gamma del mondo. Insieme con partner internazionali, l’ESO gestisce APEX e ALMA a Chajnantor, due strutture che osservano il cielo nella banda millimetrica e submillimetrica. A Cerro Armazones, vicino a Paranal, stiamo costruendo "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo" - l'ELT (Extremely Large Telescope, che significa Telescopio Estremamente Grande) dell'ESO. Dai nostri uffici di Santiago, in Cile, sosteniamo le operazioni nel paese e collaboriamo con i nostri partner e la società cileni.

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Contatti

Sara Saracino
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
E-mail: S.Saracino@ljmu.ac.uk

Sebastian Kamann
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
E-mail: S.Kamann@ljmu.ac.uk

Stefan Dreizler
Institute for Astrophysics, University of Göttingen
Göttingen, Germany
E-mail: dreizler@astro.physik.uni-goettingen.de

Mark Gieles
ICREA, Barcelona, Spain and Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona
Barcelona, Spain
E-mail: mgieles@icc.ub.edu

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso2116.