Come si è formato il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea? Il mistero è stato risolto

I buchi neri possono essere di diverse dimensioni, da quelli con decine di volte la massa del Sole a quelli supermassicci con milioni o miliardi di volte la massa del Sole. Si sa che i buchi neri di piccola massa, chiamati stellari, sono la fine risultato di una stella massiccia che diventa supernova. Per questo motivo vengono spesso chiamati resti di stelle.

I buchi neri con miliardi di masse solari, o supermassicci, presentano maggiori difficoltà nello spiegare la loro origine. Non è possibile che una stella abbia potuto creare oggetti così massicci. Oltre ad altre domande su come raggiungono il centro delle galassie poiché si prevede che ogni galassia abbia almeno un buco nero supermassiccio al suo centro. Ci sono ancora molte domande aperte sull’origine di questi oggetti.

Un gruppo di astronomi dell'Università del Nevada a Las Vegas potrebbe aver trovato la risposta a questo mistero. Almeno la risposta su come potrebbe essersi formato il buco nero supermassiccio della Via Lattea. Comprendere come si è formato il buco nero supermassiccio noto come Sgr A* può darci informazioni su come si è formata la nostra galassia e su come ha influenzato l’evoluzione dell’intera galassia.

Buco nero supermassiccio

Quando una stella massiccia raggiunge la fine della sua vita, può collassare in un buco nero stellare con alcune decine di volte la massa del Sole. Tuttavia, nei centri delle galassie si osservano buchi neri con milioni o miliardi di masse solari. Nonostante la loro fama di golosi, non risucchiano l'intera galassia nel loro centro ma sono in rapporto con l'evoluzione delle galassie attraverso i cosiddetti feedback.

Se materiale come una nuvola o una stella cade verso il buco nero supermassiccio, si riscalda e accelera il gas. Prima di cadere nel buco nero, è possibile che il gas guadagni velocità per sfuggire alla sua destinazione all’interno dell’orizzonte degli eventi. Quando questo gas in fuga raggiunge le regioni di formazione stellare, può interrompere questo processo, impedendo la formazione di nuove stelle.

Mistero della formazione

Questi oggetti sono stati ampiamente studiati da diversi team di ricercatori in tutto il mondo. Uno di questi team è la collaborazione EHT, che è riuscita a fotografare per la prima volta un buco nero supermassiccio.

Ci sono diverse domande aperte su come si formano questi oggetti e su come raggiungono la loro posizione al centro delle galassie. Sono state avanzate diverse proposte per comprendere il processo di formazione e lo stesso telescopio James Webb effettua osservazioni con l'obiettivo di rispondere a queste domande.

Una delle idee è che questi oggetti si formino attraverso la fusione di buchi neri più piccoli che gradualmente si fondono fino a raggiungere le dimensioni che osserviamo oggi.

Tuttavia, le osservazioni di James Webb mostrano che esistevano già buchi nervosi supermassicci nell’Universo giovane, mettendo in discussione queste ipotesi.

Sgr A*

Queste domande rimangono aperte anche per il buco nero supermassiccio da 4 milioni di masse solari che si trova al centro della Via Lattea. Nonostante sia piccolo rispetto ai buchi neri come M87* con 7 miliardi di masse solari, Sgr A* è classificato come supermassiccio. Sgr A* era uno degli obiettivi la cui foto è stata ripresa dalla collaborazione EHT.

Uno dei problemi riguardanti Sgr A* è che è considerato quasi un buco nero inattivo perché non ha un tasso di accrescimento elevato. Nonostante presenti momenti in cui la materia viene catturata emettendo una quantità di radiazioni, è considerata silenziosa e complicata da studiare in modo così dettagliato. Nonostante ciò, diversi telescopi come Fermi si concentrano sull’osservazione di Sgr A* per rispondere a domande al riguardo.

Come si è formata Sgr A*?

Un nuovo articolo è stato pubblicato su Nature Astronomy in cui un gruppo di astronomi ha utilizzato i dati EHT per capire come potrebbe essersi formato Sgr A*. L'idea era quella di utilizzare diversi modelli e simulazioni da confrontare con le osservazioni. Testando diversi modelli, il team ha scoperto che una collisione avvenuta in passato con una galassia satellite chiamata Gaia-Enceladus spiegherebbe le dimensioni e l’origine di Sgr A*.

Oltre alla massa, Sgr A* sembra avere uno spin disallineato che potrebbe essere il risultato di una collisione con un altro buco nero. Nel caso della collisione, si ritiene che la galassia Gaia-Enceladus avesse al centro un enorme buco nero che si scontrò con un enorme buco nero al centro dell'antica Via Lattea, formando ciò che conosciamo oggi. Questo risultato concorda con il modello secondo cui i buchi neri supermassicci si formano dalle fusioni.

Galassia Gaia-Encelado

Si ritiene che questa collisione sia avvenuta 10 miliardi di anni fa, quando la galassia satellite Gaia-Enceladus era parzialmente circondata dalla Via Lattea. La galassia satellite orbita ancora attorno alla Via Lattea, ma il telescopio Gaia ha scoperto che esiste un flusso di stelle che collega la nostra galassia ad essa. Questo ponte indica che negli ultimi miliardi di anni è stato parzialmente catturato dalla nostra Galassia.

Gli studi indicano che questa collisione ha causato un aumento delle stelle e del gas nella nostra Galassia, principalmente nella struttura nota come alone. L'alone racchiude la parte centrale della galassia, dove si trova il buco nero supermassiccio.

Se i nuovi risultati sono corretti, durante questa collisione, un massiccio buco nero della galassia satellite potrebbe essersi fuso con il massiccio buco nero della Via Lattea in questo momento.

Riferimento della notizia:

Wang et al 2024 Evidence of a past merger of the Galactic Centre black hole Nature Astronomy