Comunicato Stampa

Scoperto il buco nero stellare più massiccio della nostra galassia

16 Aprile 2024

Alcuni astronomi hanno identificato il buco nero stellare più massiccio mai scoperto nella Via Lattea, individuato nei dati della missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea perché impone uno strano movimento “oscillante” alla stella compagna che gli orbita intorno. I dati del VLT (Very Large Telescope) dell'ESO (Osservatorio Europeo Australe) e di altri osservatori da terra sono stati utilizzati per verificare la massa del buco nero, stimandola a ben 33 volte quella del Sole.

I buchi neri stellari si formano dal collasso di stelle massicce. Quelli finora identificati nella Via Lattea sono in media circa 10 volte più massicci del Sole. Il secondo buco nero stellare per massa che si conosce nella nostra galassia, Cygnus X-1, raggiunge solo 21 masse solari, rendendo eccezionale questa nuova osservazione di un oggetto da 33 masse solari [1].

Sorprendentemente, il buco nero è anche vicinissimo a noi: a soli 2000 anni luce di distanza nella costellazione dell’Aquila, è il secondo buco nero che si conosca più vicino alla Terra. Soprannominato Gaia BH3 o semplicemente BH3, è stato trovato mentre il gruppo di lavoro di Gaia stava rivedendo le osservazioni in vista dell'imminente rilascio di dati. "Nessuno si aspettava di trovare un buco nero di massa elevata nascosto nelle vicinanze, finora non rilevato", afferma Pasquale Panuzzo, membro della collaborazione Gaia e astronomo dell'Osservatorio di Parigi, parte del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS). "Questo è il tipo di scoperta che si fa una sola volta nella propria carriera."

Per confermare la scoperta, la collaborazione Gaia ha utilizzato dati provenienti da osservatori da terra, incluso lo strumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) installato sul VLT dell'ESO, nel deserto di Atacama in Cile [2]. Queste osservazioni hanno rivelato proprietà chiave della stella compagna che, insieme con i dati di Gaia, hanno permesso agli astronomi di misurare con precisione la massa di BH3.

Gli astronomi hanno trovato buchi neri altrettanto massicci al di fuori dalla nostra galassia (usando un diverso metodo di osservazione) e hanno teorizzato che potrebbero formarsi dal collasso di stelle con una composizione chimica che vede solo pochissimi elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. Si ritiene che queste stelle cosiddette "povere di metalli" perdano meno massa nel corso della propria vita e quindi mantengano una quantità maggiore di materiale per produrre un buco nero di massa elevata dopo la loro morte. Ma finora non c'erano prove che collegassero direttamente le stelle povere di metalli ai buchi neri di massa elevata.

Le stelle che vivono in coppia tendono ad avere composizioni simili, il che significa che la compagna di BH3 contiene importanti indizi sulla stella che è collassata per formare questo buco nero eccezionale. I dati di UVES hanno mostrato che la compagna è una stella molto povera di metalli, indicando che anche la stella collassata per formare BH3 dovesse essere povera di metalli, proprio come previsto.

Il risultato della ricerca guidata da Panuzzo viene pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysics. “Abbiamo compiuto il passo eccezionale di pubblicare questo articolo sulla base di dati preliminari, prima dell’imminente rilascio dei risultati di Gaia proprio a causa della natura unica della scoperta”, afferma la coautrice Elisabetta Caffau, membro della collaborazione Gaia e scienziata dell’Osservatorio di Parigi del CNRS. Rendere disponibili i dati in anticipo consentirà ad altri astronomi di iniziare a studiare questo buco nero da subito, senza dover attendere il rilascio dei dati completi, previsto non prima della fine del 2025.

Ulteriori osservazioni di questo sistema potrebbero aver molto da dire sulla sua storia e sul buco nero stesso. Lo strumento GRAVITY installato sul VLTI (l'interferometro del VLT) dell’ESO, per esempio, potrebbe aiutare gli astronomi a scoprire se questo buco nero sta attirando materia dall’ambiente circostante e a comprendere meglio questo oggetto emozionante.

Note

[1] Questo non è il buco nero più massiccio della nostra galassia: il titolo appartiene a Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, che ha una passa pari a circa quattro milioni di volte quella del Sole. Gaia BH3 è il buco nero più massiccio finora scoperto nella Via Lattea formatosi dal collasso di una stella.

[2] Oltre a UVES sul VLT dell'ESO, lo studio si è basato su dati provenienti dallo spettrografo HERMES del telescopio Mercator gestito a La Palma (Spagna) dall'Università di Leuven (Belgio) in collaborazione con l'Osservatorio dell'Università di Ginevra (Svizzera) e dallo spettrografo ad alta precisione SOPHIE presso l'Observatoire de Haute-Provence – OSU Institut Pythéas.

Ulteriori Informazioni

Questo risultato è stato presentato nell'articolo intitolato “Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry” pubblicato dalla rivista Astronomy & Astrophysics (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202449763).

L'articolo, di P. Panuzzo et al., ha come autore la collaborazione Gaia, che include più di 300 autori da tutto il mondo, tra cui Austria, Belgio, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, Svizzera, Cile e Australia.

L'ESO (European Southern Observatory o Osservatorio Europeo Australe) consente agli scienziati di tutto il mondo di scoprire i segreti dell'Universo a beneficio di tutti. Progettiamo, costruiamo e gestiamo da terra osservatori di livello mondiale - che gli astronomi utilizzano per affrontare temi interessanti e diffondere il fascino dell'astronomia - e promuoviamo la collaborazione internazionale per l'astronomia. Fondato come organizzazione intergovernativa nel 1962, oggi l'ESO è sostenuto da 16 Stati membri (Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Finlandia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera), insieme con il paese che ospita l'ESO, il Cile, e l'Australia come partner strategico. Il quartier generale dell'ESO e il Planetario e Centro Visite Supernova dell'ESO si trovano vicino a Monaco, in Germania, mentre il deserto cileno di Atacama, un luogo meraviglioso con condizioni uniche per osservare il cielo, ospita i nostri telescopi. L'ESO gestisce tre siti osservativi: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l’ESO gestisce il VLT (Very Large Telescope) e il VLTI (Very Large Telescope Interferometer), così come telescopi per survey come VISTA. Sempre a Paranal l'ESO ospiterà e gestirà la schiera meridionale di telescopi di CTA, il Cherenkov Telescope Array Sud, il più grande e sensibile osservatorio di raggi gamma del mondo. Insieme con partner internazionali, l’ESO gestisce APEX e ALMA a Chajnantor, due strutture che osservano il cielo nella banda millimetrica e submillimetrica. A Cerro Armazones, vicino a Paranal, stiamo costruendo "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo" - l'ELT (Extremely Large Telescope, che significa Telescopio Estremamente Grande) dell'ESO. Dai nostri uffici di Santiago, in Cile, sosteniamo le operazioni nel paese e collaboriamo con i nostri partner e la società cileni.

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.