31/03/21

Einstein scopre, finalmente, un buco nero di "mezza taglia" **

Questo articolo è stato inserito nella sezione d'archivio "Materia invisibile"

 

Forse doveva capitare prima o poi, ma certo è che quanto è stato scoperto non può essere imputato solo alla fortuna. Se tra mille formiche alate se ne scopre una normale è facile concludere che ce ne siano molte di più...

Il problema dei buchi neri di massa intermedia perseguita gli astrofisici da molti anni. Tra annunci e smentite, dubbi e incertezze, finora non ve ne era ancora uno realmente confermato otticamente (QUI parliamo di uno rilevato grazie alle onde gravitazionali). Ma, accidenti, come potevano dei buchi neri stellari crescere fino alle dimensioni dei buchi neri galattici? Da poche volte la massa solare fino miliardi di volte? Oltretutto in tempi decisamente brevi, come hanno dimostrato dei quasar veramente molto primitivi. Il meccanismo di unione forsennata di tantissimi buchi neri stellari sembra essere una soluzione troppo sbrigativa. Forse era il caso di pensare a buchi neri nati fin da subito che, poi, hanno fatto da centro di aggregazione di masse enormi di idrogeno e di elio, durante la fase della grande nebbia posteriore al rumore di fondo di 380 000 anni dopo il Big Bang.

Tuttavia, resta la domanda: "Dove sono i buchi neri di massa intermedia, ossia tra 100 e 100 000 volte la massa del Sole?". L'unica risposta affermativa è arrivata indirettamente, ossia durante un episodio di unione di due buchi eri immortalata da LIGO attraverso le onde gravitazionali. Sarebbe comunque molto meglio riuscirne a osservare uno direttamente, attraverso la radiazione elettromagnetica. Sì, sarebbe bello, bello e impossibile, dato che un buco nero è, per la sua  stessa essenza, invisibile. Si può localizzare solo attraverso il disco di accrescimento che lo circonda, ma se fosse solo soletto, senza cibo chi mai potrebbe identificarlo?

Un metodo ci sarebbe... teoricamente: sarebbe necessario che qualcosa di molto luminoso lo colpisse "da dietro" e, allora, l'effetto lente del nostro grande Alberto riuscirebbe a evidenziare una qualche stranezza ben quantificabile nella luce che arriva al nostro occhio.

In poche parole, ci vorrebbe una sorgente molto intensa, ad esempio nei raggi gamma, creata molto probabilmente dall'unione di due stelle, e poi un buco nero isolato che dividesse questa luce in almeno due parti, in modo che si vedrebbero due segnali leggermente diversificati nel tempo di arrivo (ricordate la supernova vista più volte a causa dell'effetto lente di un ammasso galattico?). Sì, ma che vi sia una massa notevole di dimensioni estremamente piccole proprio lungo questa direzione è peggio che trovare un ago in un pagliaio. A meno che di "aghi", in realtà, non ce ne siano molti di più di quanto si possa e voglia immaginare.

La rappresentazione di ciò che si vorrebbe ottenere... Ma a volte i desideri diventano realtà. Fonte: Carl Knox, OzGrav

Una configurazione così speciale è stata rilevata e un software utilizzato da LIGO ha studiato in dettaglio l'evento, confermando il fatto che i due lampi sono dovuti allo stesso oggetto.  A questo punto, non è stato difficile quantificare la massa, pari a circa 44 ooo masse solari. Come già detto, essere riusciti a "beccarlo" vuole facilmente dire che non sia certo il solo nei dintorni della nostra galassia. Da una stima preliminare sembra che ve possano essere circa 46 000 nelle vicinanze della Via Lattea.

Anche se per il momento abbiamo un solo esemplare, basta e avanza per concludere con buona probabilità che tale oggetto non può certo essere il residuo di una stella esplosa, ma nemmeno un buco nero scagliato fuori da una galassia, dato che oggetti di quella taglia si vedrebbero abbastanza bene e invece niente di niente... Che cosa è allora? Un buco nero primordiale, formatosi direttamente dalla materia che andava raffreddandosi poco dopo il Big Bang e molto prima che nascessero le prime stelle e/o si formassero le galassie. Forse abbiamo "visto" l'oggetto più antico dell'Universo o, quanto meno, un oggetto nato subito e impossibilitato a crescere a causa della sua posizione isolata.

In (a), l'intensità della radiazione in funzione del tempo, in diversi canali con differente energia (rosso, 20–60 keV; giallo, 60–110 keV; verde, 110–320 keV; blu, 320–2,000 keV ) paragonati ai rispettivi rumori di fondo. Fonte:  J.Painter et al, Nature Astronomy, 2021

Abbiamo parlato da poco di come la formazione di mini o micro buchi neri potrebbe essere stata cosa normale e comune fin nelle fasi appena successive all'inflazione. Abbiamo anche detto che una gran numero di questi oggetti potrebbe essere una valida alternativa alla materia oscura (sarebbero comunque oscuri, ma barionici!). A questo punto, fatemi volare con la fantasia (è una mia ipotesi, tutta da verificare e magari da rigettare...): così come della materia iniziale è rimasta solo la materia a scapito dell'antimateria, non è che per caso l'Universo visibile sia proprio una piccola parte di un Universo barionico di massa enormemente più grande? Capace, magari, di contenere anche il 90% di tutta la materia iniziale? Una visione affascinante... noi vivremmo in un Universo popolato soprattutto da buchi neri primordiali che potrebbero essere di qualsiasi taglia, anche piccolissimi, ma anche decisamente più grandi: nel caos primordiale potevano formarsi grumi di dimensioni molto diverse tra loro.

Prendete questa visione come un sogno ad occhi aperti di un vecchio astrofisico non certo esperto di Cosmologia... Oltretutto, la notizia è destinata ad essere attaccata da molti (la stessa Media INAF, amante sfegatata della materia oscura NON barionica, cerca di sollevare molti dubbi a riguardo, parlando al massimo di qualche oggetto sparso qua e là). Gli stessi autori vanno avanti con le molle, sapendo con cosa il loro buco nero deve scontrarsi, anche se l'idea di un grumo di materia "veramente" oscura o il residuo di un ammasso globulare sembrano abbastanza facilmente rigettabili.

Avrei anche una risposta a chi dicesse: "Ma perché non si vedono all'interno delle galassie?". Presto detto: "Perché quelli sarebbero precipitati verso il centro e avrebbero formato rapidamente oggetti con massa milioni o miliardi di volte quella del Sole e in tempi anche molto rapidi.

A questo punto non resta che avvisare i futuri viaggiatori intergalattici: "State attenti agli ostacoli invisibili e senza segnalazione!"

Articolo originale QUI

N.B.: avrete notato che non ho citato il telescopio con il quale è stata fatta la rilevazione. La spiegazione è semplice: il caso in oggetto è stato ricavato da un archivio contenente circa 10000 episodi di lampi gamma, tra cui ne sono stati selezionati un certo numero, trovandone uno con le caratteristiche ideali per studi più approfonditi.

Concludo con un bel video di un collega amico con il quale abbiamo condiviso parecchie cene e che era amante anche lui del buon vino, Gabriele Ghisellini, che fa un sunto molto semplice ed efficace della varie taglie dei buchi neri.

 

Gli ammassi globulari sono sempre stati considerati il luogo ideale per la ricerca dei buchi neri intermedi, ma l'osservazione dell'ammasso NGC 6397 da parte di Hubble e Gaia, invece di dare risposte, ha generato nuove domande per gli astrofisici. Vediamo quali...

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