Quando Davide sembra Golia

Impressione artistica del presunto buco nero stellare Lb-1 con la stella Ls V+22 25 che gli orbita attorno. Crediti: Jingchuan Yu

I buchi neri stellari si formano quando stelle massicce terminano la loro vita con un drammatico collasso gravitazionale. Le osservazioni hanno dimostrato che buchi neri di questo tipo hanno generalmente masse circa dieci volte superiori a quella del Sole, e queste stime sono in accordo con la teoria dell’evoluzione stellare. Tuttavia, di recente un team internazionale di scienziati guidato dall’Osservatorio astronomico nazionale di Pechino dell’Accademia cinese delle scienze ha individuato un buco nero stellare con una massa straordinariamente alta – circa 70 volte quella del Sole – che, se confermata, metterebbe a dura prova l’attuale visione dell’evoluzione stellare. La pubblicazione, avvenuta a novembre dello scorso anno sulla rivista Nature, ha immediatamente innescato nuove indagini teoriche e ulteriori osservazioni astrofisiche. Tra coloro che hanno dato un’occhiata più da vicino all’oggetto in questione c’è stato un team di astronomi delle università di Erlangen-Norimberga (Fau) e Potsdam, secondo il quale l’oggetto potrebbe non essere necessariamente un buco nero: potrebbe essere una stella di neutroni massiccia, o forse persino una stella ordinaria. I risultati sono stati pubblicati il 10 dicembre sul sito della rivista Astronomy & Astrophysics.

Il presunto buco nero è stato rilevato indirettamente dal movimento di una stella compagna luminosa, in orbita attorno a un oggetto compatto invisibile con un periodo di circa 80 giorni. Da nuove osservazioni, un team belga ha dimostrato che le misurazioni originali potrebbero essere state fraintese e che la massa del buco nero è, di fatto, ancora molto incerta. La domanda più importante, ovvero come abbia avuto origine il sistema binario osservato, rimane senza risposta. Un aspetto cruciale è la massa della compagna visibile di questo buco nero: la stella Ls V +22 25. Più massiccia è questa stella, più massiccio deve essere il buco nero compagno, per indurre il movimento osservato della stella luminosa. Nello studio precedente, quest’ultima era stata considerata una stella normale, otto volte più massiccia del Sole.

In questo nuovo studio, il team di astronomi della Fau e dell’università di Potsdam ha esaminato più da vicino lo spettro di Ls V+22 25, ripreso dal telescopio Keck a Mauna Kea, alle Hawaii. In particolare, la loro attenzione è stata rivolta soprattutto a studiare l’abbondanza degli elementi chimici sulla superficie stellare. Gli astronomi hanno rilevato deviazioni nelle abbondanze di elio, carbonio, azoto e ossigeno rispetto alla composizione standard di una giovane stella massiccia. Sulla sua superficie hanno osservato ceneri risultanti dalla fusione nucleare dell’idrogeno, un processo che avviene solo nelle profondità del nucleo di giovani stelle e non ci si aspetta assolutamente che venga rilevato sulla loro superficie.

«A prima vista, lo spettro sembrava davvero quello di una giovane stella massiccia. Tuttavia, diverse proprietà sono apparse piuttosto sospette. Questo ci ha motivato a dare una nuova occhiata ai dati presenti negli archivi», spiega Andreas Irrgang, primo autore dello studio e membro dell’Osservatorio Dr. Karl Remeis di Bamberg.

Gli autori hanno concluso che, in passato, Ls V+22 25 deve aver interagito con il suo compagno compatto. Durante questo episodio di trasferimento di massa si è reso visibile il nucleo di elio, spogliato degli strati esterni della stella e arricchito con le ceneri della combustione dell’idrogeno. Le stelle di elio spogliate degli strati esterni sono molto più leggere delle loro controparti normali. Combinando i loro risultati con le recenti misurazioni di distanza effettuate dal telescopio spaziale Gaia, gli autori hanno determinato una massa stellare che molto probabilmente è di solo 1.1 (con un’incertezza di +/- 0.5) volte quella del Sole. Ciò comporta una massa minima di appena 2-3 masse solari per il compagno compatto, suggerendo che potrebbe non necessariamente essere un buco nero, ma forse una stella di neutroni massiccia o, appunto, persino una stella normale.

La stella Ls V+22 25 è diventata famosa per questo suo mostruoso compagno. Tuttavia, uno sguardo più attento alla stella stessa rivela che essa stessa è un oggetto molto particolare e intrigante, e che questa sua particolarità potrebbe aver indotto a una stima eccessiva della massa del compagno. Mentre la teoria prevede stelle di elio spogliate degli strati esterni di massa intermedia, finora ne sono state scoperte pochissime. Ma sono oggetti chiave per comprendere le interazioni nei sistemi stellari binari.

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