I raggi gamma rivelano la presenza di un buco nero medio

I raggi gamma rivelano la presenza di un buco nero medio

Finora i buchi neri medi sono stati visti come un “anello mancante”, perché finora sono stati scoperti solo pochi buchi neri candidati di medie dimensioni. Ora un team di astronomi ha rintracciato un altro campione da questo stadio intermedio tra buchi neri stellari e supermassicci. Ciò ha funzionato perché questo oggetto ha agito come una lente gravitazionale e la sua massa distorce la radiazione delle onde lontane dei raggi gamma in un modo distintivo. Secondo questo, questo oggetto ha una massa di 55.000 masse solari, quindi non può essersi formato in una semplice esplosione di stelle e non può stare come una gravità gigante supermassiccia al centro di una galassia.

Quasi tutti i buchi neri scoperti finora dagli astronomi si dividono in due categorie. O sono buchi neri stellari con un massimo di circa 50 masse solari, come quelli formati in una supernova di una stella massiccia. Oppure sono giganti supermassicci con una massa da uno a dieci miliardi di masse solari situate al centro delle galassie. Tuttavia, nell’intervallo del blocco tra di loro, c’è un divario, sebbene secondo la teoria dovrebbero esserci anche buchi neri intermedi. Ciò potrebbe derivare da molteplici fusioni di buchi neri stellari, come probabilmente accade nel nucleo degli ammassi globulari, o da stelle massicce che si fondono in una stella massiccia di circa 1.000 masse solari, che poi collassa in un buco nero. Tuttavia, ci sono ancora solo pochi candidati per tali “anelli mancanti” nella comunità dei buchi neri.

Il racconto riecheggia in un impulso di raggi gamma

Ora gli astronomi intorno a James Paynter dell’Università di Melbourne possono rintracciare un altro candidato per un buco nero intermedio, in un modo nuovo. Per il loro studio, il team ha valutato sottili ritardi nella luce da lampi di raggi gamma distanti. Queste brevi ma estremamente potenti esplosioni di raggi si verificano, tra le altre cose, in supernove o collisioni tra stelle. Parte dell’energia rilasciata nel processo viene irradiata nello spazio sotto forma di lampi di raggi gamma a onde corte e ad altissima energia, che possono ancora essere rilevati con i telescopi a raggi gamma nell’orbita terrestre anche da milioni o addirittura miliardi di luce -anni di distanza. Quando questi raggi gamma attraversano un oggetto grande e compatto nel loro percorso verso la Terra, ad esempio una galassia, un ammasso stellare o un buco nero più grande, il loro impatto gravitazionale provoca una leggera deviazione dalla radiazione.

Questo porta all’effetto di una lente gravitazionale: con la luce visibile, la distorsione della luce causata dalla gravità può ingrandire immagini doppie o loop di luce; È simile ai raggi gamma. Ma poiché i telescopi a raggi gamma non hanno una risoluzione spaziale sufficientemente elevata, l’effetto della lente gravitazionale appare in essi come una caratteristica divisione e ritardo del segnale: “La firma osservata di questo evento della lente è un impulso di raggi gamma iniziale seguito da un” echo “, spiegano Baynter e il suo team. La cosa interessante è: attraverso il ritardo e le proprietà di questo eco, è possibile leggere la massa e le proprietà dell’oggetto cosmico che ha portato alla deflessione della radiazione gamma, quindi i ricercatori hanno cercato in un set di dati di 2.700 lampi di raggi gamma per un segnale di eco avente le caratteristiche di un buco nero medio.

Il riflesso dell’obiettivo corrisponde al buco nero medio

Gli astronomi hanno trovato quello che stavano cercando in un lampo di raggi gamma: il burst corto GRB 950830 ha mostrato una curva radiale che indicava l’effetto di una lente gravitazionale a circa 55.000 masse solari. “In questa scala di massa, ci sono tre oggetti astrofisici che possono agire come lenti: ammassi globulari, aloni di materia oscura o buchi neri”, hanno scritto Pinter e colleghi. Tuttavia, secondo i tuoi calcoli, gli ammassi globulari sono molto rari e gli aloni con una distribuzione interna della loro massa non corrispondono alla distorsione dei raggi gamma osservata. Secondo l’opinione degli astronomi, ci sono molte cose che suggeriscono l’esistenza di un buco nero dietro questo effetto di lente gravitazionale durante un lampo di raggi gamma. A causa della sua massa, deve essere uno dei tanto attesi buchi neri intermedi.

Anche eccitante: “Questo buco nero appena scoperto potrebbe essere un antico residuo – un buco nero primitivo formato nell’universo primordiale dalle prime stelle e galassie”, spiega il coautore Eric Thrin della Monash University. “Questi primi buchi neri potrebbero essere il nucleo dei buchi neri supermassicci ora al centro delle galassie”. Il modo in cui si formano i rappresentanti più pesanti dei buchi neri è spiegato solo parzialmente. Tuttavia, gli astronomi presumono che siano stati formati dalla fusione di precursori più piccoli e più sviluppati. “Sappiamo che questi buchi neri supermassicci esistono al centro della maggior parte, se non di tutte, le galassie. Ma ancora non capiamo come questi giganti possano essere diventati così grandi dall’inizio dell’universo”, aggiunge Pinter.

Quelle: astronomia naturale, Doi: 10.1038 / s41550-021-01307-1

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