Roma – Omega Centauri, lo spettacolare insieme composto da circa dieci milioni di stelle e visibile come una macchia nel cielo notturno dalle latitudini meridionali, contiene al suo centro un buco nero supermassiccio . Lo dimostra un nuovo studio, guidato da Maximilian Häberle, del Max Planck Institute for Astronomy, riportato su Nature. Attraverso un piccolo telescopio, non sembra diverso da altri cosiddetti ammassi globulari: un insieme sferico di stelle, così denso verso il centro che rende impossibile distinguere le singole stelle. Ma ora, il nuovo studio conferma ciò che gli astronomi sospettavano da tempo: Omega Centauri contiene al suo interno un buco nero. Il buco nero sembra essere l'”anello mancante” tra il suo parente stellare e quello supermassiccio. Bloccato in uno stadio intermedio di evoluzione, è molto meno massiccio dei tipici buchi neri al centro delle galassie. Omega Centauri sembra essere il nucleo di una piccola galassia separata la cui evoluzione è stata interrotta quando la Via Lattea l’ha inghiottita. In astronomia, i buchi neri sono suddivisi in diverse masse. I buchi neri stellari, di massa compresa tra una e qualche decina di masse solari, sono ben noti, così come i buchi neri supermassicci con masse di milioni o addirittura miliardi di Soli. Il quadro attuale dell’evoluzione delle galassie prevede che le prime galassie abbiano avuto buchi neri centrali di dimensioni intermedie, che sarebbero cresciuti nel tempo con l’evoluzione delle galassie, inghiottendo galassie più piccole, come ha fatto la nostra Via Lattea, o fondendosi con galassie più grandi. Questi buchi neri di medie dimensioni sono notoriamente difficili da trovare. Le galassie come la nostra Via Lattea hanno superato da tempo questa fase intermedia e ora contengono buchi neri centrali molto più grandi. Le galassie rimaste piccole, note come “galassie nane”, sono generalmente difficili da osservare. Con la tecnologia attualmente disponibile, le osservazioni delle loro regioni centrali che potrebbero rilevare il buco nero centrale sono estremamente impegnative. Sebbene esistano candidati promettenti, finora non è stato rilevato con certezza un buco nero di massa intermedia. È per questo che Omega Centauri è speciale. Se un tempo era il nucleo di una galassia separata, che poi si è fusa con la Via Lattea perdendo nel processo tutte le stelle tranne quella centrale, il nucleo galattico rimanente e il suo buco nero centrale sarebbero rimasti “congelati nel tempo”, ovvero non ci sarebbero altre fusioni e il buco nero centrale non potrebbe crescere. Il buco nero sarebbe conservato nelle dimensioni che aveva quando Omega Centauri fu inghiottito dalla Via Lattea, fornendo un’idea dell’anello mancante tra i primi buchi neri di bassa massa e i successivi buchi neri supermassicci. Per verificare questa ipotesi, è necessario rilevare effettivamente un buco nero centrale in Omega Centauri, e finora un rilevamento definitivo era sfuggito agli astronomi. Sebbene esistano prove derivanti da modelli su larga scala del moto delle stelle nell’ammasso, queste lasciavano spazio a dubbi supponendo che forse non c’era affatto un buco nero centrale. Quando Nadine Neumayer, a capo del gruppo di ricerca dell’Istituto Max Planck per l’astronomia, e Anil Seth, dell’Università dello Utah, hanno ideato un progetto di ricerca volto a migliorare la comprensione della storia della formazione di Omega Centauri nel 2019, si sono resi conto che c’era l’opportunità di risolvere una volta per tutte la questione del buco nero centrale dell’ammasso: se fossero stati in grado di identificare le stelle in rapido movimento attese attorno a un buco nero al centro di Omega Centauri, sarebbe stata la proverbiale pistola fumante, oltre a un modo per misurare la massa del buco nero. L’ardua ricerca è stata affidata a Maximilian Häberle, dottorando presso il Max-Planck Institute for Astronomy. Häberle ha guidato il lavoro di creazione di un enorme catalogo dei moti delle stelle di Omega Centauri, misurando le velocità di 1,4 milioni di stelle attraverso lo studio di oltre 500 immagini Hubble dell’ammasso. La maggior parte di queste immagini erano state prodotte per calibrare gli strumenti di Hubble piuttosto che per uso scientifico. Ma, con le loro viste sempre ripetute di Omega Centauri, si sono rivelate il set di dati ideale per gli sforzi di ricerca del gruppo di scienziati. “Cercare le stelle ad alta velocità e documentare il loro moto è stata la proverbiale ricerca di un ago in un pagliaio”, ha detto Häberle. Ma alla fine, Häberle non solo ha ottenuto il catalogo più completo del moto delle stelle in Omega Centauri ma ha anche trovato non uno ma ben sette aghi nel suo pagliaio d’archivio: sette stelle rivelatrici, in rapido movimento, in una piccola regione al centro di Omega Centauri. Queste stelle in rapido movimento sono veloci per la presenza di una massa concentrata nelle vicinanze. Per una singola stella, sarebbe impossibile dire se è veloce o perché la massa centrale è grande o perché la stella è molto vicina alla massa centrale o perchè la stella sta semplicemente volando dritta, senza massa in vista. Ma sette stelle di questo tipo, con velocità e direzioni di moto diverse, hanno permesso a Häberle e ai suoi colleghi di separare i diversi effetti e di determinare l’esistenza di una massa centrale in Omega Centauri, con una massa di almeno 8.200 soli.
Le immagini non indicano alcun oggetto visibile nella posizione dedotta di questa massa centrale, come ci si aspetterebbe per un buco nero. L’analisi più ampia non solo ha permesso a Häberle di individuare l’andamento delle sue sette stelle ad alta velocità, ma ha anche ristretto la posizione della regione centrale, del diametro di tre mesi luce, all’interno di Omega Centauri. Inoltre, l’analisi ha fornito una rassicurazione statistica: una singola stella ad alta velocità potrebbe anche non appartenere a Omega Centauri e potrebbe essere una stella esterna all’ammasso che passa per caso proprio dietro o davanti al centro di Omega Centauri. L’osservazione di sette stelle di questo tipo, invece, non può essere una pura coincidenza e non lascia spazio a spiegazioni diverse da un buco nero. “Gli studi precedenti avevano suscitato domande critiche del tipo: “Dove sono le stelle ad alta velocità?”, ha dichiarato Neumayer. “Ora abbiamo una risposta e la conferma che Omega Centauri contiene un buco nero di massa intermedia”, ha continuato Neumayer. “A una distanza di circa 18.000 anni luce, questo è il più vicino esempio conosciuto di buco nero massiccio”, ha spiegato Neumayer. Il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea si trova a una distanza di circa 27.000 anni luce. “Questo rilevamento non solo promette di risolvere il decennale dibattito su un buco nero di massa intermedia in Omega Centauri, ma è anche il miglior candidato, finora, per l’individuazione di un buco nero di massa intermedia in generale”, ha commentato Neumayer. Alla luce dei risultati ottenuti, Neumayer, Häberle e i loro colleghi intendono ora esaminare il centro di Omega Centauri in modo ancora più dettagliato. La squadra di astronomi ha già ottenuto l’approvazione per misurare il movimento della stella ad alta velocità verso o lontano dalla Terra, utilizzando il telescopio spaziale James Webb, e ci sono strumenti futuri, come GRAVITY+ al VLT dell’ESO, MICADO all’Extremely Large Telescope, che potrebbero individuare le posizioni stellari in modo ancora più preciso di Hubble. L’obiettivo a lungo termine è quello di determinare l’accelerazione delle stelle e la curvatura delle loro orbite. Seguire queste stelle una volta intorno alla loro intera orbita è però un progetto per le future generazioni di astronomi, in quanto la minore massa del buco nero di Omega Centauri implica una scala temporale dieci volte superiore a quella della Via Lattea, con periodi orbitali di oltre cento anni. (30Science.com) Lucrezia Parpaglioni
