Gaia ha rilevato un intero sciame di buchi neri che si muovono attraverso la Via Lattea: ScienceAlert
Un soffice gruppo di stelle che si estende nel cielo potrebbe avere un segreto nascosto nel suo cuore: uno

Un soffice gruppo di stelle che si estende nel cielo potrebbe avere un segreto nascosto nel suo cuore: uno sciame di oltre 100 buchi neri di massa stellare.
Il gruppo di stelle in questione si chiama Palomar 5. È un flusso stellare che si estende per 30.000 anni luce e si trova a circa 80.000 anni luce di distanza.
Questi ammassi globulari sono spesso considerati ‘fossili’ dell’Universo primordiale. Sono molto densi e sferici, contenendo tipicamente tra 100.000 e 1 milione di stelle molto vecchie; alcune, come NGC 6397, sono quasi vecchie quanto l’Universo stesso.
In ogni ammasso globulare, tutte le sue stelle si sono formate nello stesso momento, dalla stessa nube di gas. La Via Lattea ha più di 150 ammassi globulari conosciuti; questi oggetti sono strumenti eccellenti per studiare, ad esempio, la storia dell’Universo o il contenuto di materia oscura delle galassie che orbitano.
Ma c’è un altro tipo di gruppo di stelle che sta guadagnando attenzione: i flussi tidali, lunghi fiumi di stelle che si estendono nel cielo.
In precedenza, era difficile identificarli, ma grazie ai dati dell’osservatorio spaziale Gaia che ha mappato la Via Lattea con alta precisione in tre dimensioni, più di questi flussi sono stati portati alla luce.
“Non sappiamo come si formino questi flussi, ma un’idea è che siano ammassi stellari disturbati,” ha spiegato l’astrofisico Mark Gieles dell’Università di Barcellona in Spagna nel 2021 quando i ricercatori hanno annunciato per la prima volta la scoperta.
“Tuttavia, nessuno dei flussi recentemente scoperti ha un ammasso stellare associato, quindi non possiamo esserne certi. Quindi, per comprendere come si siano formati questi flussi, abbiamo bisogno di studiarne uno con un sistema stellare ad esso associato. Palomar 5 è l’unico caso, rendendolo una Pietra di Rosetta per comprendere la formazione dei flussi ed è per questo che lo abbiamo studiato in dettaglio.”

Palomar 5 appare unico nel senso che ha sia una distribuzione di stelle molto ampia e sciolta sia un lungo flusso tidale, che si estende per oltre 20 gradi del cielo, così Gieles e il suo team si sono concentrati su di esso.
Il team ha utilizzato simulazioni dettagliate N-body per ricreare le orbite e le evoluzioni di ciascuna stella nell’ammasso, per vedere come avrebbero potuto finire dove sono oggi.
Poiché prove recenti suggeriscono che potrebbero esistere popolazioni di buchi neri nelle regioni centrali degli ammassi globulari, e poiché è noto che le interazioni gravitazionali con i buchi neri possono lanciare via le stelle, gli scienziati hanno incluso i buchi neri in alcune delle loro simulazioni.
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I loro risultati hanno mostrato che una popolazione di buchi neri di massa stellare all’interno di Palomar 5 potrebbe aver portato alla configurazione che vediamo oggi. Le interazioni orbitali avrebbero lanciato le stelle fuori dall’ammasso e nel flusso tidale, ma solo con un numero significativamente maggiore di buchi neri rispetto a quanto previsto.
Le stelle che scappano dall’ammasso più efficientemente e prontamente rispetto ai buchi neri avrebbero alterato la proporzione di buchi neri, aumentandola notevolmente.
“Il numero di buchi neri è circa tre volte maggiore di quanto ci si aspetterebbe dal numero di stelle nell’ammasso, e questo significa che più del 20% della massa totale dell’ammasso è composto da buchi neri,” ha dichiarato Gieles.
“Ognuno di essi ha una massa di circa 20 volte quella del Sole, e si sono formati in esplosioni di supernova alla fine della vita di stelle massicce, quando l’ammasso era ancora molto giovane.”
In circa un miliardo di anni, le simulazioni del team hanno mostrato che l’ammasso si dissolverà completamente. Poco prima che ciò accada, ciò che rimarrà dell’ammasso consisterà interamente di buchi neri, orbitando attorno al centro galattico. Questo suggerisce che Palomar 5 non è unico, dopotutto – si dissolverà completamente in un flusso stellare, proprio come altri che abbiamo scoperto.
Questo suggerisce anche che altri ammassi globulari probabilmente condivideranno lo stesso destino, alla fine. E offre conferma che gli ammassi globulari potrebbero essere ottimi luoghi per cercare buchi neri che alla fine si scontreranno, così come la sfuggente classe di buchi neri di peso medio, tra quelli leggeri di massa stellare e quelli massicci supermassicci.
“Si ritiene che una grande frazione delle fusioni binarie di buchi neri si formino negli ammassi stellari,” ha affermato l’astrofisico Fabio Antonini dell’Università di Cardiff nel Regno Unito.
“Un grande punto interrogativo in questo scenario è quanti buchi neri ci siano negli ammassi, il che è difficile da limitare osservazionalmente perché non possiamo vedere i buchi neri. Il nostro metodo ci fornisce un modo per apprendere quanti buchi neri ci sono in un ammasso stellare osservando le stelle che espellono.”
La ricerca è stata pubblicata in Nature Astronomy.
Una versione precedente di questo articolo è stata pubblicata nel luglio 2021.