Hubble: un buco nero forma nuove stelle

Le immagini Henize 2-10 catturate dal telescopio orbitante Hubble
Le immagini di Henize 2-10 e nell’ingrandimento l’immagine di Hubble.

I buchi neri sono spesso descritti come i mostri dell’universo. Questi oggetti fanno a pezzi stelle, consumano tutto ciò che vi si avvicina troppo e imprigionano la luce. Prove dettagliate dal telescopio spaziale Hubble della NASA, tuttavia, mostrano un buco nero sotto una nuova luce.

Alcuni sembrano favorire la formazione stellare. Le immagini di Hubble e la spettroscopia della galassia nana Henize 2-10 mostrano un deflusso di gas che si estende dal buco nero a una regione di nascita di una stella luminosa. Questo fenomeno innesca la formazione di ammassi di stelle. 

I buchi neri: mostri distruttivi ?

Come dicevamo i buchi neri sono descritti come mostri distruttivi che imprigionano la luce. Questi però assumono un ruolo meno malvagio nelle ultime ricerche del telescopio spaziale Hubble della NASA. Un buco nero nel cuore della galassia nana Henize 2-10 sta creando stelle anziché divorarle. Apparentemente sta contribuendo alla nuova formazione stellare che si sta verificando nella galassia. La galassia si trova a 30 milioni di anni luce di distanza, nella costellazione meridionale della Pyxis.

Dieci anni fa questa piccola galassia ha avviato il dibattito tra gli astronomi sul fatto che le galassie nane ospitassero buchi neri proporzionali ai quelli supermassicci nei cuori di galassie più grandi. Questa nuova scoperta mostra che la piccola Henize 2-10, contenente solo un decimo del numero di stelle trovate nella nostra Via Lattea, svolge un ruolo importante nel risolvere il mistero dell’origine dei buchi neri supermassicci.

“Dieci anni fa, da studentessa laureata pensando che avrei dedicato la mia carriera alla formazione stellare, ho guardato i dati di Henize 2-10 e tutto è cambiato”, ha detto Amy Reines, che ha pubblicato le prime prove di un buco nero nella galassia nel 2011 ed è il principale investigatore sulle nuove osservazioni di Hubble, pubblicate nel numero del 19 gennaio di Nature (rif.). “Fin dall’inizio sapevo che qualcosa di insolito e speciale stava accadendo in Henize 2-10, e ora Hubble ha fornito un quadro molto chiaro della connessione tra il buco nero e una vicina regione di formazione stellare situata a 230 anni luce dal buco nero.” ha detto l’astrofisica Reines.

La prima foto del buco nero supermassiccio al centro di Messier 87.
La prima foto del buco nero supermassiccio al centro di Messier 87. Credit: The Event Horizon Telescope

Hubble ed il buco nero di Henize 2-10

La connessione è un deflusso di gas che si estende attraverso lo spazio come un cordone ombelicale verso un luminoso vivaio stellare. La regione era già sede di una densa bolla di gas quando è arrivato il deflusso a bassa velocità. La spettroscopia di Hubble mostra che il deflusso si muoveva a circa 1 milione di miglia all’ora. Gli ammassi stellari appena nati infatti punteggiano il percorso del percorso del deflusso.

Questo è l’effetto opposto a quello che si vede nelle galassie più grandi, dove il materiale che cade verso il buco nero viene strappato via dai campi magnetici circostanti, formando getti fiammeggianti di plasma. In questi casi le nubi di gas catturate nel percorso dei getti sarebbero riscaldate ben oltre la loro capacità di raffreddarsi e formare stelle. Ma con il buco nero meno massiccio in Henize 2-10 e il suo deflusso più delicato, il gas è compresso quel tanto che basta per generare la formazione stellare.

“A soli 30 milioni di anni luce di distanza, Henize 2-10 è abbastanza vicino che Hubble è stato in grado di catturare sia le immagini che le prove spettroscopiche di un deflusso di un buco nero in modo molto chiaro. L’ulteriore sorpresa è stata che, invece di sopprimere la formazione stellare, il deflusso è stato innescando la nascita di nuove stelle”, ha detto Zachary Schutte, autore principale del nuovo studio.

La portata della scoperta

Sin dalla sua prima scoperta di emissioni radio e di raggi X distintive in Henize 2-10, la ricercatrice Reines ha pensato che probabilmente provenissero da un enorme buco nero, ma non così supermassiccio come quelli visti nelle galassie più grandi. Altri astronomi, tuttavia, pensavano che la radiazione fosse più probabilmente emessa da un residuo di supernova, il che sarebbe un evento familiare in una galassia che sta formando rapidamente stelle massicce che esplodono rapidamente.

“La straordinaria risoluzione di Hubble mostra chiaramente uno schema simile a un cavatappi nelle velocità del gas, che possiamo adattare al modello di un deflusso precessante, o oscillante, da un buco nero. Un residuo di supernova non avrebbe tale schema, e quindi è effettivamente la nostra prova lampante che questo è un buco nero”, ha detto Reines. La ricercatrice prevede che in futuro saranno dirette ulteriori ricerche sui buchi neri delle galassie nane, con l’obiettivo di usarli come indizi sul mistero di come i buchi neri supermassicci siano diventati nell’universo primordiale. 

È un enigma persistente per gli astronomi. La relazione tra la massa della galassia e il suo buco nero può fornire nuovi indizi. Il buco nero in Henize 2-10 è di circa 1 milione di masse solari. Nelle galassie più grandi, i buchi neri possono essere più di 1 miliardo di volte la massa del nostro Sole. Più massiccia è la galassia ospite, più massiccio è il buco nero centrale.

I risvolti futuri

Le attuali teorie possibili sull’origine dei buchi neri supermassicci sono tre. La prima prevede che possono formarsi proprio come buchi neri di massa stellare più piccoli, dall’implosione delle stelle raccogliendo abbastanza materiale per diventare enormi. La seconda ipotesi prevede condizioni che consentono la formazione di stelle supermassicce, che collassando formano questi enormi buchi neri. L’ultima narra che questi buchi neri sono nati in densi ammassi stellari, dove la massa complessiva sarebbe sufficiente per crearli in qualche modo dal collasso gravitazionale.

Finora, nessuna di queste teorie sull’inseminazione dei buchi neri è stata confermata. Le galassie nane come Henize 2-10 offrono potenziali indizi promettenti, in virtù del fatto che sono rimaste piccole nel tempo. Gli astronomi pensano che i buchi neri delle galassie nane potrebbero fungere da analogo per i buchi neri nell’universo primordiale, quando stavano appena iniziando a formarsi e crescere. “L’era dei primi buchi neri non è qualcosa che siamo stati in grado di vedere, quindi è diventata davvero la grande domanda: da dove vengono? Le galassie nane potrebbero conservare qualche ricordo dello scenario di semina dei buchi neri che altrimenti sarebbe stato perso nel tempo e nello spazio”, ha detto Reines.

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