Rappresentazione artistica di un buco nero di massa intermedia che distorce la luce delle stelle vicine nell'ammasso globulare

Un team di astronomi dell'INAF, analizzando dati del telescopio spaziale Hubble e del Very Large Telescope, ha identificato con certezza un buco nero di massa intermedia (IMBH) di circa 10.000 masse solari nell'ammasso globulare NGC 6397, a 7.800 anni luce dalla Terra. La scoperta, pubblicata su Nature Astronomy, risolve un mistero decennale e fornisce il "anello mancante" nell'evoluzione dei buchi neri supermassicci al centro delle galassie. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

La caccia all'anello mancante
I buchi neri si dividono in stellari (fino a 100 masse solari) e supermassicci (milioni o miliardi di masse solari). Gli IMBH, con masse tra 1.000 e 100.000 soli, erano predetti teoricamente ma mai osservati in modo concluso nella nostra galassia. La loro scoperta è cruciale per capire come i buchi neri supermassicci si formino e crescano. I ricercatori hanno studiato il moto di decine di stelle nel cuore di NGC 6397, rilevando l'influenza gravitazionale di un oggetto compatto e invisibile di massa 10.000 volte il Sole, troppo grande per essere una stella di neutroni.

Metodo di rilevamento: la cinematica stellare
Invece di cercare emissioni di raggi X (tipiche di buchi neri in accrescimento), il team ha misurato con precisione estrema le velocità radiali e il moto proprio di 50 stelle nell'ammasso, utilizzando 20 anni di osservazioni di Hubble e spettroscopia ad alta risoluzione del VLT. Le orbite delle stelle più interne risultavano accelerate in modo anomalo, compatibili solo con la presenza di un buco nero di massa intermedia. Il metodo è simile a quello usato per scoprire il buco nero supermassiccio Sagittarius A* al centro della Via Lattea.

Proprietà dell'IMBH e ambiente circostante
Il buco nero, denominato NGC 6397 IMBH1, non sta attivamente divorando materia e quindi non emette forti radiazioni. Si trova in uno stato "quiescente". La sua sfera di influenza (raggio di Schwarzschild) è di circa 0,003 anni luce. Attorno ad esso, le stelle mostrano una distribuzione di velocità che conferma la teoria della "cuspide di densità" prevista per gli ammassi globulari vecchi. La scoperta suggerisce che molti altri ammassi globulari nella Via Lattea potrebbero ospitare IMBH simili, nascosti perché inattivi.

Implicazioni per la formazione dei buchi neri supermassicci
Due teorie principali spiegano la formazione dei buchi neri supermassicci: il collasso diretto di enormi nubi di gas primordiali, o la crescita per fusione e accrescimento a partire da buchi neri di massa intermedia. Questa scoperta supporta la seconda ipotesi, suggerendo che i buchi neri supermassicci al centro delle galassie potrebbero essersi formati dalla fusione di molti IMBH nei primi miliardi di anni dell'universo. NGC 6397 IMBH1 potrebbe essere un residuo di quell'epoca.

Prossimi passi e osservazioni future
Il team ha in programma di osservare l'ammasso con il telescopio spaziale James Webb per cercare deboli emissioni infrarosse dall'ambiente prossimo al buco nero. Inoltre, l'osservatorio di onde gravitazionali LISA (lancio previsto 2035) potrebbe essere in grado di rilevare fusioni tra IMBH, eventi che produrrebbero onde gravitazionali di frequenza bassa. La scoperta fornisce anche un nuovo target per il test della teoria della relatività generale in regimi di gravità forte.

La scoperta di un buco nero di massa intermedia nella Via Lattea è un trionfo dell'astronomia osservativa e della perseveranza scientifica. Non solo risolve un puzzle di lunga data, ma apre una nuova finestra sulla comprensione dell'evoluzione dei buchi neri e delle galassie stesse. Dimostra che anche nel nostro cortile cosmico ci sono ancora "mostri" da scoprire, non attraverso lampi spettacolari, ma attraverso l'attenta analisi del balletto gravitazionale delle stelle.