Quel buco nero supermassiccio in fuga nello spazio, con una coda di stelle

Con il telescopio spaziale Hubble, osservando la galassia nana RCP 28, a 7,5 miliardi di anni luce dalla Terra, i ricercatori si sono imbattuti in una misteriosa striscia di gas illuminata, che vagava nello spazio interstellare.

Osservazioni successive con il telescopio Keck delle Hawaii hanno permesso di stimare la lunghezza della striscia, pari a 200.000 anni luce, ovvero il doppio della lunghezza della Via Lattea. Si ipotizza che sia composta di gas compresso, che sta attivamente formando stelle, e che sia trascinata da un buco nero supermassiccio in fuga nello spazio, di circa 20 milioni di volte la massa del Sole.

Poiché la coda di gas e stelle in formazione punta al centro di una galassia, secondo i ricercatori il buco nero si sta allontanando dal cuore della sua galassia natale, con l’enorme velocità di 5,6 milioni di km/h (4500 volte la velocità del suono). La scoperta offre la prima prova osservativa che i buchi neri supermassicci possono essere espulsi dalle loro galassie ospiti, e ritrovarsi a vagare nello spazio interstellare.

Una coda di gas e stelle che non è un getto relativistico

La maggior parte delle galassie ospitano buchi neri supermassicci nel loro centro. Se sono attivi, questi mostruosi oggetti celesti rilasciano getti di materiale a velocità relativistiche, che sono osservabili come strisce di luce ad alte energie. Sono detti getti relativistici e sono in corso diversi studi per comprenderne l’origine, la dinamica e l’evoluzione.

Poiché l’anonima striscia individuata dalle immagini Hubble poteva assomigliare a un getto di questo tipo, il team che l’aveva scoperta, guidato dal professore della Yale Pieter van Dokkum, ha indagato più a fondo. Ha così scoperto che non possedeva alcuna firma di un normale getto relativistico uscente da un buco nero attivo al centro di una galassia.

1. Solitamente un getto relativistico è sempre più debole tanto più ci si allontana dalla galassia d’origine. Questa sorta di “coda” del buco nero in fuga, invece, diventava più cospicua più ci si allontanava da quello che sembrava essere il suo sistema d’origine.
2. I getti lanciati dai buchi neri si diramano a ventaglio a partire dalla loro sorgente, mentre questa scia sembrava rimanere lineare.

Il team ha concluso che la spiegazione che meglio si adatta a questa coda di gas e stelle appena nate è un buco nero supermassiccio che dopo esser stato in qualche modo espulso dalla sua galassia natale, si è trascinato dietro parte del gas che la circondava. Questo gas ora si sta comprimendo in condizioni tali da innescare la formazione stellare.

L’espulsione di un buco nero supermassiccio

Una volta confermato il buco nero supermassiccio in fuga, la domanda successiva è: come ha fatto un oggetto così ad essere allontanato dalla sua galassia? Van Dokkum cerca di spiegarlo così:

Lo scenario più probabile che spiega tutto ciò che abbiamo visto è una fionda, causata da un’interazione di tre corpi. Quando tre corpi di massa simile interagiscono gravitazionalmente, l’interazione non porta a una configurazione stabile ma, di solito, alla formazione di un binario e all’espulsione del terzo corpo.

Questo potrebbe voler dire che il buco nero in fuga un tempo faceva parte di una raro sistema binario di buchi neri supermassicci. Successivamente, forse durante una fusione galattica, si è intromesso un terzo buco nero supermassiccio, fatto che ha causato l’espulsione di uno dei precedenti occupanti.

Anche tenendo conto di questa ipotesi, gli scienziati non possono comunque esser certi di quanto siano comuni questi buchi neri in fuga. Da decenni erano stati previsti, ma nessuno era mai stato osservato, neppure indirettamente, nonostante la maggior parte degli astrofisici teorici sia convinta che ce ne siano molti lì fuori che ancora non abbiamo scoperto.

Di certo, spiega van Dokkum, sono necessarie osservazioni ulteriori di questa strana coda di gas e stelle per accertare con prove dirette la presenza di un buco nero supermassiccio alla sua estremità.

Lo studio, accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal Letters, è reperibile qui in versione pre-print.