Calcolata la massa del buco nero al centro della galassia Ngc 1097

 

L’Istituto giapponese Sokendai ha calcolato la massa del buco nero presente al centro della galassia Ngc 1097.

La prima misura, ottenuta in appena due ore di osservazione, ha evidenziato che la quantità di materia contenuta all’interno di questo misterioso oggetto è pari a circa 140 milioni di volte la massa del Sole.

La massa è stata misurata grazie al radiotelescopio Alma, che si trova sulle Ande cilene e le cui antenne sono state costruite in Italia.

Misurare la quantità di materia presente in un buco nero non è un compito facile e riuscire a farlo ha importanti implicazioni per lo studio dell’universo in quanto permette di capire meglio l’evoluzione delle galassie. La maggior parte di esse, infatti, ha un buco nero al proprio centro.

Finora ottenere una misura del genere era molto difficile, tanto che il metodo più comune, che misura la velocità dello spostamento delle stelle che popolano la galassia, ha molte limitazioni che lo rendono applicabile solo in pochissimi casi. La nuova tecnica misura invece lo spostamento dei gas nelle regioni centrali della galassia.

Per rispondere ad alcune domande che sorgeranno spontanee a molti, abbiamo intervistato e chiesto un commento a Catalina Curceanu, prima ricercatrice dell’INFN di Frascati.

Come si calcola la massa di un buco nero?

I buchi neri sono fra gli oggetti piu’ affascinanti dell’Universo: nascondono molto, probabilmente la chiave della gravita’ quantistica, la teoria che rappresenta il “Santo Graal” della fisica moderna.

Misurare la loro massa non è un compito facile, soprattutto per buchi neri cosi’ distanti quanto quello appena “misurato” con l’aiuto del radiotelescopio ALMA, che dista circa 47 milioni anni luce da noi! Questo buco nero, con massa di circa 140 milioni di volte quella del Sole, è molto piu’ grande del buco nero al centro della nostra galassia, che ha una massa di “soltanto” 4 milioni di volte quella del Sole.

Per misurare la massa di buchi neri abbastanza vicini, si misura in realtà il movimento delle stelle vicine al “mostro”. Dal momento che questo moto degli astri dipende dalla gravità, che a sua volta dipende dalla massa del buco nero, ecco che si può determinare così la massa del buco nero stesso.

Per il buco nero al centro della galassia NGC 1097, invece, si è misurato il movimento di due tipi di molecole di gas vicine al centro della galassia e, dunque, al buco nero. Con il telescopio ALMA si è misurata la radiazione emessa da molecole di due tipi di gas: l’acido cianidrico (HCN) e la molecola HCO+ (uno ione positivo). Si è così determinata la distribuzione del gas che, a sua volta, dipende dall’attrazione gravitazionale del buco nero. Le misure effettuate sono state confrontate con modelli matematici, ognuno dei quali corrispondeva ad una certa massa del buco nero supermassiccio. La miglior descrizione dei dati sperimentali corrisponde ad un buco nero con la massa di 140 milioni di masse solari.

Perché è importante calcolare la massa di un buco nero?

Conoscere la massa dei buchi neri al centro delle galassie ci aiuta a capire come questa si evolve e a rispondere a domande quali: quale è il ruolo del buco nero nella vita di una galassia? E’ questo un ruolo marginale oppure da protagonista? Possono i buchi neri spiegare certi processi e fenomeni che osserviamo e che, oggi, non hanno spiegazioni soddisfacenti?

Inoltre, scoperte come quella appena fatta dai ricercatori giapponesi sono molto affascinanti in quanto ci pongono domande sulla nascita di questi oggetti. Come sono nati buchi neri così enormi? E come sono fatti? Varie teorie ci dicono cose molto diverse relativamente ai buchi neri. L’ultima, per esempio, è una teoria che considera i buchi neri circondati da un “muro di fuoco” e i buchi neri come la fine dello spazio e del tempo.

Abbiamo ancora molto da imparare dallo studio dei buchi neri e osservazioni come quella appena riportata dai ricercatori giapponesi ci aiutano a fare passi avanti sull’impervia strada verso la conoscenza di queste meraviglie della natura, veri rompicapi per intere generazioni di scienziati.

Si conoscono buchi neri più grandi? Quando è stato osservato la prima volta un buco nero?

Si conoscono buchi neri molto più grandi di quello appena osservato: pensate che esistono buchi neri con massa miliardi di volte quella del Sole! Da brivido! Questi buchi neri sono lontanissimi da noi e sono nati quando l’Universo era giovane: aveva appena “un miliardo di anni” circa. Non è ancora molto chiaro come siano nati questi giganteschi “mostri cosmici”.

Il buco nero al centro della Via Lattea con la sua massa di 4 milioni di volte quella del Sole è davvero un nano rispetto ai giganti presenti in altre galassie. Tuttavia, ha un ruolo importante nei processi che avengono all’interno della galassia, ruolo che deve ancora essere compreso pienamente.

Dalla prima osservazione (indiretta) di un buco nero all’inizio degli anni ’70 abbiamo fatto passi avanti incredibili! Sono stati osservati e misurati tantissimi buchi neri con masse molto diverse tra di loro. Questo accumulo prezioso di dati sperimentali, assieme con nuove osservazioni, ci aiuterà forse a capire il loro mistero. Cosa sono? Accumuli enormi di materia sotto una forma che ancora non conosciamo, porte verso nuovi Universi, la fine dello spazio-tempo o qualcos’altro?

Vorrei regalarvi questa citazione:

“Nella lunga storia dell’universo molte stelle devono avere esaurito tutto il loro combustibile nucleare ed essere quindi andate incontro all’inevitabile collasso. Il numero dei buchi neri potrebbe benissimo essere maggiore di quello delle stelle visibili, cosa che significherebbe un totale di cento miliardi di buchi neri nella sola Galassia”.

Stephen Hawking, Dal big bang ai buchi neri, 1988