M87: un buco nero da record

Il suo orizzonte degli eventi - il punto di non ritorno per qualsiasi raggio di luce che vi transiti - ha un raggio quattro volte superiore a quello dell'orbita di Nettuno
6,6 miliardi di masse solari: è questa la massa del più grande buco nero di cui sia stata misurata con precisione la massa. Per confronto, il buco nero che si trova al centro della Via Lattea ha una massa di soli 4 milioni di masse solari. Il valore di questo vero e proprio "mostro" dello spazio - situato al centro della galassia M87 - è stata eseguita da un gruppo di astronomi dell'Università del Texas diretti da Karl Gebhardt sulla base di dati ottenuti grazie al Frederick C. Gillett Gemini Telescope a Mauna Kea, nelle Hawaii.

Come viene spiegato in due articoli in corso di pubblicazione sulla rivista The Astrophysical Journal, i ricercatori hanno anche calcolato che l'orizzonte degli eventi - il punto di non ritorno per qualsiasi raggio luminoso che vi transiti - si trova a oltre 20 miliardi di chilometri da esso, e ha quindi un raggio quattro volte superiore a quello dell'orbita di Nettuno e tre volte quello di Plutone.

Per calcolare la massa del buco nero i ricercatori hanno misurato la velocità con cui le stelle che lo circondano orbitano attorno a esso, trovando che in media procedono a circa 500 chilometri al secondo; per confronto, il Sole orbita attorno al buco nero della nostra galassia a circa 220 chilometri al secondo.

M87 è la più grande galassia dell'universo vicino e si ritiene che si sia formata in seguito alla fusione di un centinaio di galassie più piccole. Anche il suo buco nero si deve essere formato anche attraverso la fusione di diversi buchi neri.

Pur trovandosi a 50 milioni di anni luce dalla Terra, da un punto di vista cosmologico questo buco nero può essere considerato un nostro vicino. E proprio per questa sua relativa vicinanza e per le sue eccezionali dimensioni gli astronomi ritengono che esso sia il candidato naturale a diventare il primo buco nero che potrà essere realmente "visto", dato che finora non esiste una prova osservativa diretta di alcun buco nero, la cui esistenza è desunta in gran parte dal comportamento di stelle, gas e polveri che si trovano nelle vicinanze.

Per riuscire a osservare la silhouette dell'orizzonte degli eventi del buco nero di M87 gli astronomi progettano di mettere in rete diversi telescopi sparsi per il mondo in modo da osservare quello spicchio di universo a una lunghezza d'onda submillimetrica. Una simile rete di telescopi consentirebbe anche il calcolo delle dimensioni di un altro buco nero, situato a circa 3,5 miliardi di anni luce, che secondo i ricercatori potrebbe avere una massa addirittura tripla di quello ospitato da M87. (gg)

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Un universo di buchi neri molto ben nascosti
A partire dal 2004, il Burst Alert Telescope (BAT) di Swift ha permesso di costruire il più ampio più sensibile e completo censimento a queste energie Osservato ai raggi X, l'intero cielo appare luminoso. Anche a grande distanza dalle sorgenti brillanti, la radiazione X proveniente da oltre la nostra galassia fornisce un bagliore costante da ogni direzione e gli astronomi sospettano da lungo tempo che i maggiori contributi a questo fondo di raggi X fossero i buchi neri che inghiottono le polveri posti al centro delle galassie attive. Il paradosso è che poche di queste sorgenti erano finora state rivelate direttamente.

Un gruppo internazionale di ricerca ha ora utilizzato i dati del satellite Swift della NASA per confermare l'esistenza di una popolazione in gran parte non osservata di galassie con un buco nero attivo al loro centro. Le loro emissioni a raggi X sono così pesantemente assorbite che se ne conoscono solo una decina. Queste rappresenterebbero, secondo le attuali conoscenze, solo la punta dell'iceberg, rappresentando solo un quinto di tutte le galassie attive.

“Questi buchi neri molto nascosti sono tutti intorno a noi”, ha spiegato Neil Gehrels, principal investigator di Swift del Goddard Space Flight Center della NASA di Greenbelt, nel Maryland e coautore del nuovo studio, il cui resoconto è apparso sulla rivista Astrophysical Journal. “Ma prima di Swift, semplicemente erano troppo deboli e troppo scure per poter essere osservate.”

A partire dal 2004, il Burst Alert Telescope (BAT) di Swift ha mappato l'intero cielo nello spettro degli X “duri”, con energie tra 15.000 e 200.000 elettronvolt, migliaia di volte l'energia della luce visibile. Costruito gradualmente anno dopo anno, questo survey è ora il più ampio, sensibile e completo censimento a queste energie, che include centinaia di galassie attive fino a una distanza di 650 milioni di anni luce.

Da questo campione, i ricercatori hanno eliminato le sorgenti distanti dal piano della nostra galassia più di 15 gradi e quelle che mostravano un getto di particelle energetiche, per un insieme di 199 galassie. Sebbene esistano molte differenti tipi di galassie attive, gli astronomi spiegano le differenti proprietà osservate sulla base dell'angolo della direzione di vista: vediamo le più brillanti di fronte a noi, e via via che che l'angolo aumenta, l'anello di gas e polveri circostante assorbe le emissioni del buco nero, rendendole difficilmente rilevabili.

“Queste galassie attive estremamente oscure sono molto deboli e difficili da trovare: sul campione di 199 sorgenti, ne abbiamo rilevate solo nove”, ha spiegato Davide Burlon, ricercatore del Max-Planck-Institut per la fisica extraterrestre di Monaco di Baviera e primo autore dello studio.

“Con Swift abbiamo ora quantificato esattamente quante galassie attive vi siano intorno a noi” ha concluso Marco Ajello dello SLAC National Accelerator Laboratory di Menlo Park, in California. “Il loro numero è ampio ed è in accordo con i modelli secondo cui sono responsabili della maggior parte del fondo a raggi X”. “Se i numeri rimangono costanti anche a grandi distanze, che corrispondono a un universo molto giovane, allora esiste un numero sufficiente di buchi neri supermassicci che rendono conto del fondo di raggi X”. (fc)

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