Spazio, ecco come si creano i buchi neri intermedi: lo studio italiano

Se ne possono individuare tre macrocategorie di interesse astronomico: stellari, intermedi, e supermassicci. I primi, come suggerisce il nome, si formano quando una stella di massa sufficientemente grande, cioè almeno venti volte più massiccia del nostro sole, esaurisce il suo combustibile e soccombe alla forza di gravità collassando su se stessa: rappresentano la tipologia più leggera di buco nero e sul processo che porta alla loro formazione si ha un quadro teorico decisamente chiaro (nella foto, la forza gravitazionale creata da un buco nero)

All'estremo opposto ci sono gli immensi buchi neri supermassicci, di masse milioni o miliardi di volte maggiori rispetto alla nostra stella (nella foto, la formazione di un buco nero)

Si ritiene che ogni galassia ne ospiti uno al suo centro e, nel 2019, grazie all'Event Horizon Telescope, è stato possibile ottenere una prima immagine diretta di quello al centro della nostra, la Via lattea (nella foto le sue caratteristiche)

Nonostante questo risultato, la formazione e l'accrescimento di questi oggetti rappresenta ancora un affascinante mistero per l'astronomia moderna, soprattutto a causa della mancanza di una prova definitiva a sostegno dell'esistenza stessa dei buchi neri di massa intermedia

Ed è proprio questo il tema dello studio di Arca Sedda, il primo di altri due attualmente in fase di revisione. "I buchi neri di massa intermedia sono difficili da osservare - spiega il ricercatore del Gssi - basti pensare che i limiti osservativi attuali non ci permettono di dire nulla sulla popolazione di Imbh con masse tra 1,000 e 10,000 masse solari e rappresentano un grattacapo per gli scienziati anche per quanto riguarda i possibili meccanismi che ne portano alla formazione”

Ecco allora che uno degli obiettivi della ricerca è stato proprio cercare di comprendere come questi si formano. "Abbiamo svolto dei nuovi modelli al computer in grado di simulare la formazione di questi misteriosi oggetti, e abbiamo trovato che tali Imbh possono formarsi in ammassi stellari tramite una complessa combinazione di tre fattori: fusioni tra stelle molto più grandi del nostro sole, l'accrescimento di materiale stellare su buchi neri stellari e, infine, la fusione tra buchi neri stellari  

Quest'ultimo è un processo che ha come conseguenza la possibilità di 'vedere' questi fenomeni tramite la rilevazione di onde gravitazionali", spiega Arca Sedda. Lo studio ipotizza anche cosa accade dopo la nascita di buchi neri intermedi: vengono lanciati via dai loro stessi ammassi tramite complesse interazioni gravitazionali o a causa di un processo noto come rinculo relativistico, e tutto ciò ne impedisce la loro crescita

"I nostri modelli mostrano che, sebbene i semi di Imbh si formino naturalmente da interazioni stellari energetiche in ammassi stellari, è improbabile che diventino più pesanti di qualche centinaio di masse solari, a meno che l'ammasso genitore non sia estremamente denso o massiccio". Resta però da chiarire un quesito scientifico importante, cioè se i buchi neri intermedi sono l'anello di congiunzione tra i buchi neri stellari e i supermassicci. Si tratta una domanda aperta, ma lo studio dà spazio per qualche ipotesi

"Per rispondere abbiamo bisogno di 2 ingredienti – dice Arca Sedda - uno o più processi in grado di formare buchi neri decisamente dentro l'intervallo di massa degli Imbh, e la possibilità di trattenere tali Imbh nell'ambiente ospite.  Lo studio pone limiti stringenti sul primo ingrediente, fornendo una panoramica di quali processi possano concorrere alla formazione degli Imbh. Considerare in futuro ammassi più massicci e contenenti un maggior numero di binarie potrebbe essere la chiave per ottenere il secondo ingrediente. Ma questo richiederà altri enormi sforzi"