La distruzione di una stella ha permesso agli astronomi di individuare un buco nero massiccio a circa 3.500 anni luce dal centro della galassia che lo ospita. L’oggetto, probabilmente con una massa da uno a dieci milioni di volte quella del Sole, è un raro esempio di buco nero «errante», lontano dal nucleo galattico. Resta da capire come sia arrivato fin lì.
La maggior parte dei buchi neri massicci si trova al centro delle galassie e, quando attira materia, può diventare visibile. Quelli che si trovano lontano dai nuclei galattici, invece, possono restare quasi inosservabili se non stanno assorbendo attivamente materiale. L’evento studiato, chiamato TDE 2023mfm, mostra come la fine di una stella possa rivelare uno di questi oggetti. «Presentiamo la scoperta e l’analisi dell’evento di distruzione mareale (TDE) 2023mfm, individuato in banda ottica e originato da un buco nero massiccio errante in una galassia massiccia», scrivono gli autori.
Un evento di distruzione mareale, o TDE, si verifica quando una stella si avvicina troppo a un buco nero e viene fatta a pezzi dalla sua gravità. I detriti stellari si disperdono attorno al buco nero e possono produrre un bagliore intenso, osservabile a diverse lunghezze d’onda.
TDE 2023mfm è stato individuato per la prima volta il 28 giugno 2023 dallo Zwicky Transient Facility. Per studiarlo, i ricercatori hanno poi raccolto osservazioni di diversi strumenti: il telescopio spaziale Hubble, Swift, Keck, Lick, Chandra, XMM-Newton e il Very Large Array (VLA). I dati nel visibile e nell’ultravioletto hanno permesso di seguire la luminosità e la temperatura del bagliore; la spettroscopia ottica, che scompone la luce nelle sue componenti, ha aiutato a classificare l’evento.
Gli astronomi hanno rilevato un’ampia riga di emissione dell’idrogeno, compatibile con una categoria di eventi chiamata TDE-H. Per oltre un mese dopo il picco, il bagliore è rimasto blu e caldo, con una temperatura di circa 22.000 kelvin. La curva di luce, cioè la registrazione delle variazioni di luminosità nel tempo, mostra che l’evento ha raggiunto un massimo e poi si è affievolito gradualmente. La luminosità è rimasta sopra la metà del valore massimo per quasi 48 giorni: durata e picco sono simili a quelli di un altro evento fuori centro, TDE 2024tvd.
Le osservazioni ad alta risoluzione nel visibile, nell’ultravioletto e nelle onde radio hanno localizzato il bagliore a circa 1,08 kiloparsec dal centro della galassia, equivalenti a circa 3.500 anni luce. La massa del buco nero è stata stimata tra circa un milione e dieci milioni di masse solari, ma il valore preciso varia a seconda del metodo usato.
I ricercatori non hanno trovato emissioni di raggi X chiaramente associate alla distruzione della stella. Nella stessa regione era presente una debole sorgente di raggi X, che con ogni probabilità proveniva però dal nucleo galattico. L’assenza di un segnale X evidente non esclude un TDE: altri eventi di questo tipo sono rimasti deboli in questa banda anche anni dopo la distruzione stellare.
La posizione del buco nero è stata determinata, ma la sua origine resta incerta. Una possibilità è che sia arrivato insieme a una galassia più piccola, poi fusa con quella attuale. Nella stessa posizione gli astronomi hanno individuato una debole popolazione di stelle, con una massa stimata tra circa 10 milioni e 100 milioni di masse solari. Se si tratta dei resti di una galassia più piccola, gran parte delle sue stelle potrebbe essere stata strappata via.
Altre ipotesi prevedono che il buco nero sia stato espulso dal centro di una galassia da interazioni gravitazionali oppure dal rinculo prodotto dalle onde gravitazionali dopo una fusione. La galassia che lo ospita conserva comunque un buco nero centrale, individuato grazie a un debole nucleo galattico attivo, cioè una regione centrale in cui un buco nero sta attirando materia. Questo rende plausibile una fusione minore, ma i dati non permettono di stabilire quale processo abbia portato l’oggetto nella sua posizione attuale. «L’emissione radio, invece, racconta una storia diversa», osservano i ricercatori.
A differenza di alcuni TDE simili, TDE 2023mfm non ha prodotto emissioni radio rilevabili nelle fasi iniziali. Un segnale debole è comparso soltanto circa 991 giorni dopo la scoperta nell’ottico, cioè all’incirca 2,7 anni più tardi, e si è evoluto lentamente. Potrebbe provenire da un flusso di materia espulso durante la distruzione della stella, ma le osservazioni non ne chiariscono ancora l’origine. Anche le caratteristiche del gas circostante o l’angolo da cui si osserva l’evento potrebbero contribuire a spiegare il ritardo.
Lo studio, pubblicato su arXiv, mostra come combinare osservazioni in diverse bande dello spettro elettromagnetico possa aiutare a scoprire buchi neri che le ricerche ordinarie rischiano di non rilevare. Secondo il gruppo, ulteriori osservazioni radio ad alta risoluzione, soprattutto con l’interferometria a lunghissima base, potrebbero misurare le dimensioni della sorgente e chiarire la natura del flusso di materia. Individuare altri buchi neri fuori centro potrebbe inoltre aiutare a comprendere meglio le fusioni tra galassie e l’evoluzione dei loro buchi neri centrali.
Fonte: interestingengineering.com
