La polizia del buco nero scopre un buco nero inattivo al di fuori della nostra galassia

Un team internazionale di esperti noto per aver effettuato rilevamenti multipli di buchi neri ha scoperto la presenza di un buco nero di massa stellare nella Grande Nube di Magellano, una galassia vicina alla nostra. Comunicato stampa dell’ESO Science Outreach Network (ESON).

Fonte: ESON 18 luglio 2022.

18 luglio 2022 – “Per la prima volta, il nostro team ha riferito collettivamente la scoperta di un buco nero, piuttosto che confutarne uno”, ha affermato il leader dello studio Tomer Schnarer. Hanno anche scoperto che la stella che ha dato vita al buco nero è scomparsa senza alcun segno di una potente esplosione. La scoperta è stata fatta grazie a sei anni di osservazioni con il Very Large Telescope (VLT(dall’Osservatorio Europeo del Sud)ESO) l’ha fatto.

“Abbiamo trovato un ‘ago in un pagliaio'”, afferma Schnarer, che ha condotto lo studio presso KU Leuven in Belgio. [1] Ha iniziato e ora è Marie Curie Fellow presso l’Università di Amsterdam nei Paesi Bassi. Sebbene ci siano altri buchi neri candidati simili, il team afferma che questo è il primo buco nero di massa stellare “dormiente” che è stato rilevato positivamente al di fuori della nostra galassia.

I buchi neri di massa stellare si formano quando stelle massicce raggiungono la fine della loro vita e collassano sotto l’influenza della propria gravità. In un sistema stellare binario, un sistema di due stelle orbitanti, questo processo lascia un buco nero in orbita attorno a una stella compagna luminosa. Un buco nero è “dormiente” o “dormiente” quando non emette forti raggi X, che è il modo in cui tali buchi neri vengono solitamente rilevati. “È incredibile che sappiamo a malapena dei buchi neri a riposo, considerando quanto pensano che siano comuni gli astronomi”, spiega il coautore Pablo Marchant di KU Leuven. Il buco nero appena scoperto è almeno nove volte la massa del nostro Sole e orbita attorno a una calda stella blu con 25 volte la massa del Sole.

I buchi neri dormienti sono particolarmente difficili da rilevare perché raramente interagiscono con l’ambiente circostante. “Abbiamo cercato questi buchi neri e sistemi stellari binari per più di due anni”, afferma la coautrice Julia Bodensteiner, ricercatrice associata presso ESO In Germania. “Sono stato molto entusiasta di sentire parlare di VFTS 243, che credo sia il candidato più convincente descritto finora”. [2]

Per trovare VFTS 243, il team ha cercato quasi 1.000 stelle massicce nella regione della Nebulosa Tarantola nella Grande Nube di Magellano per trovare quelle che potrebbero avere buchi neri come compagni. È molto difficile identificare questi compagni come buchi neri perché ci sono così tante possibilità alternative.

“Come ricercatore che ha smascherato potenziali buchi neri negli ultimi anni, sono stato molto scettico su questa scoperta”, afferma Schnarer. Dubbi sono stati sollevati dal coautore Karim El-Badri del Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian stato unito comune, che Schnarer chiama “il distruttore di buchi neri”. “Quando Tomer mi ha chiesto di controllare i suoi risultati, avevo dei dubbi. Ma non sono riuscito a trovare una spiegazione ragionevole per i dati che non includevano un buco nero”, spiega Al-Badri.

La scoperta offre inoltre al team una visione unica dei processi che accompagnano la formazione dei buchi neri. Gli astronomi ritengono che un enorme buco nero si formi quando il nucleo di una massiccia stella morente collassa, ma non è chiaro se questo coinciderà con l’esplosione di una supernova.

“La stella che ha formato il buco nero in VFTS 243 sembra essere completamente collassata, senza alcuna prova di una precedente esplosione”, spiega Schnarer. “Le prove recenti di uno scenario di ‘collasso diretto’ sono state abbondanti, ma probabilmente il nostro studio fornisce uno degli indizi più diretti. Ciò ha enormi implicazioni per l’origine delle fusioni di buchi neri nell’universo”.

Il buco nero in VFTS 243 è stato identificato utilizzando osservazioni di sei anni della Nebulosa Tarantola dal Large Array Multi-Element Spectrograph (FLAMES) a VLT Il ESO Scoprire [3].

Nonostante il loro soprannome di “Black Hole Police Force”, il team incoraggia attivamente le indagini e spera che il loro lavoro, pubblicato oggi su Nature Astronomy, porti alla scoperta di buchi neri di massa stellare in orbita attorno a stelle massicce, migliaia dei quali in una galassia. La Via Lattea e nelle Nubi di Magellano.

“Naturalmente, mi aspetto che i professionisti in questo campo esaminino attentamente la nostra analisi e cerchino di sviluppare modelli alternativi”, ha concluso Al-Badri. “È un progetto molto eccitante di cui far parte.”

note a piè di pagina
[1] Lo studio è stato condotto da un team guidato da Hugues Sana presso l’Istituto di Astronomia del KU Leuven.

[2] Un altro studio condotto da Laurent Mahe, che coinvolge diversi membri della stessa squadra e accettato per la pubblicazione sul Journal of Astronomy and Astrophysics, indica la presenza di un altro promettente buco nero candidato per la massa stellare, il sistema HD 130298 nella nostra Via Lattea.

[3] Le osservazioni utilizzate nello studio abbracciano un periodo di circa sei anni: sono costituite da dati provenienti da VLT FLAMES Tarantula Survey (guidato da Chris Evans, UK Astronomy Technology Centre, STFC, Royal Observatory, Edimburgo; ora all’ESA ESA) dal 2008 e 2009 e dati aggiuntivi dal programma di monitoraggio globale bilaterale della tarantola (guidato da Hugues Sana, KU Leuven) dal 2012 al 2014.

Maggiori informazioni
Questo studio è stato pubblicato in un articolo intitolato “Quiet X-ray black hole born with a minuscule kick in a massive binary of the Large Magellanic Cloud” pubblicato su Nature Astronomy (doi:10.1038/s41550-022-01730-y).

La ricerca che ha portato a questi risultati è stata finanziata dal Consiglio europeo della ricerca (CER) nell’ambito del programma di ricerca e innovazione dell’Unione europea Horizon 2020 (accordo di sovvenzione n. 772225: MULTIPLI) (PI: Sana).

Il team è composto da T. Shenar (Istituto di Astronomia, KU Leuven, Belgio [KU Leuven]; Anton Pannekoek Institute of Astronomy, Università di Amsterdam, Amsterdam, Paesi Bassi [API]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Osservatorio reale del Belgio, Bruxelles, Belgio), K. El-Badry (Centro di astrofisica | Harvard & Smithsonian, Cambridge, stato unito [CfA]; Società dei borsisti di Harvard, Cambridge, stato unito; Istituto Max Planck per l’astronomia, Heidelberg, Germania [MPIA]), P. Marchant (KU Leuven), N. Langer (Argelander Institute for Astronomy at the University of Bonn, Germany, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany [MPIfR]), C. Hawcroft (KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), K. Sen (Argelander Institute for Astronomy at the University of Bonn, Germany, MPIfR), L.A. Almeida (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasile, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, Mossoró, Brasile), M. Abdul-Masih (ESO, Santiago, Cile), c. Bodensteiner (ESOGarching, Germania), P. Crowther (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Sheffield, Regno Unito), M. Gieles (ICREA, Barcellona, ​​​​Spagna; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, ​​​​Barcellona, ​​​​Spagna), M. Gromadzki (Osservatorio di astronomia, Università di Varsavia, Polonia [Warschau]), V. Henault-Brunet (Dipartimento di Astronomia e Fisica, Università di Santa Maria, Halifax, Canada), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spagna) [IAC]; Dipartimento di Astrofisica, Università di La Laguna, Tenerife, Spagna [IAC-ULL]), A. de Koter (KU Leuven, API), P. Iwanek (Varsavia), S. Kozłowski (Varsavia), DJ Lennon (IAC, IAC-ULL), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiologia, CSIC-INTA, Madrid, Spagna), P. Mróz (Varsavia), AFJ Moffat (Dipartimento di Fisica e Istituto di ricerca sugli esopianeti, Università di Montreal, Canada), A. Picco (KU Leuven), P. Pietrukowicz (Varsavia), R.Poleski (Varsavia ), K. Rybicki (Varsavia e Dipartimento di Fisica e Astrofisica delle Particelle, Weizmann Institute of Science, Israele), FRN Schneider (Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Heidelberg, Germania [HITS]; Institute for Astronomical Computing, Heidelberg University Center for Astronomy, Heidelberg, Germania), DM Skowron (Varsavia), J. Skowron (Varsavia), I. Soszyński (Varsavia), MK Szymański (Varsavia), S. Toonen (API), A Udalski (Varsavia), K. Ulaczyk (Dipartimento di Fisica, Università di Warwick, Regno Unito), JS Vink (Osservatorio e Planetario di Armagh, Regno Unito) e M. Wrona (Varsavia).

di ESO
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Traduzioni da anglofoni ESO-I comunicati stampa sono un servizio per ESO Science Outreach Network (ESON), una rete internazionale di sensibilizzazione astronomica che riunisce scienziati e contatti scientifici di tutto il mondo ESO– Gli Stati membri (e alcuni altri paesi) sono rappresentati. Questo è il nodo tedesco della rete casa dell’astronomia ad Heidelberg.