Scoperto un buco nero ultra-leggero

È un buco nero insolito, quello scoperto in un sistema binario in compagnia di una gigante rossa e appena annunciato sulle pagine di Science da un team guidato da Todd Thompson della Ohio State University. Insolito per due motivi: per il modo in cui è stato individuato e per la sua massa.

Partiamo dall’individuazione. È uno dei due membri di in un sistema binario, dicevamo, e fin qui nulla di strano, anzi: è proprio l’esistenza di un “compagno” a tradire la presenza di un buco nero stellare. Di solito, però, a segnalare che c’è un buco nero è in questi casi l’emissione di raggi X prodotti dall’interazione con l’altro membro della coppia, e in particolare dal processo di accrescimento di quest’ultimo a danno della stella compagna, che gli cede materia. Quello scoperto da Thompson e colleghi è invece un sistema binario non interagente: vale a dire che non c’è scambio di materia fra i due membri, e l’unica “lingua” nella quale i due membri della coppia comunicano è quella della gravità.

In altre parole, a tradirlo è stato il modo in cui danza la sua compagna, la gigante rossa 2Mass J05215658+4359220. Thompson e colleghi se ne sono accorti esaminando i dati di Apogee (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), che ha raccolto spettri luminosi da circa 100mila stelle della Via Lattea. Dati analizzati proprio in cerca di tracce che potessero indicare se una stella sta orbitando attorno a un altro oggetto: cambiamenti periodici nello spettro di una stella – uno spostamento verso le lunghezze d’onda più blu, ad esempio, seguito da uno spostamento verso le lunghezze d’onda più rosse – possono infatti essere la conseguenza del suo orbitare attorno a un compagno invisibile.

È così che è stata individuata la gigante rossa. Non solo: la tecnica sopra descritta, oltre a smascherare la coppia, consente anche di stabilire a che velocità piroettano i due ballerini e – udite udite – quanto “pesano”. Per quel che riguarda la velocità, i dati indicano un periodo orbitale di circa 83 giorni. Ma la vera sorpresa è arrivata con la massa. Facendo qualche calcolo è stato possibile stimare che il “compagno invisibile” – il buco nero – si aggira attorno alle 3.3 masse solari. Con un margine di errore ragguardevole, occorre dire: l’intervallo possibile va da 2.6 a 6.1 masse solari. Ma comunque sorprendente: un buco nero così piccolo non si era mai visto.

Sempre che di buco nero si tratti. Una possibilità, infatti, è che possa essere un’enorme stella di neutroni, la cui massa tipica è però di 2.1 masse solari, e oltre le 2.5 dovrebbe collassare, appunto, in un buco nero. D’altronde, le masse dei buchi neri stellari noti stanno fra le 5 le 15 masse solari – con la notevole eccezione di quelli, assai più massicci, rivelati all’atto della fusione dagli interferometri di onde gravitazionali. Comunque sia, è un oggetto che abita una zona di confine ancora tutta da esplorare. E ora gli astronomi sanno come stanarne altri.

«Quello che abbiamo fatto è stato escogitare un nuovo modo di cercare i buchi neri. Ma così facendo abbiamo anche identificato quello che è potenzialmente uno dei primi esemplari di una nuova classe di buchi neri di piccola massa dei quali gli astronomi non sapevano nulla. E le masse degli oggetti», osserva Thompson, «ci raccontano della loro formazione ed evoluzione, e ci raccontano della loro natura».

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