Questa immagine simulata al computer mostra un buco nero supermassiccio al centro di una galassia. La regione nera al centro rappresenta l'orizzonte degli eventi del buco nero, dove nessuna luce può sfuggire alla presa gravitazionale dell'oggetto massiccio. La potente gravità del buco nero distorce lo spazio intorno ad esso come uno specchio da luna park. La luce delle stelle sullo sfondo viene allungata e imbrattata mentre le stelle sfiorano il buco nero. Credito:NASA, ESA, e D. Coe, J. Anderson, e R. van der Marel (STScI)
Un team interdisciplinare di fisici e astronomi del GRAPPA Center of Excellence for Gravitation and Astroparticle Physics dell'Università di Amsterdam ha ideato una nuova strategia per cercare i buchi neri "primordiali" prodotti nell'universo primordiale. Tali buchi neri sono probabilmente responsabili degli eventi di onde gravitazionali osservati dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.
In un articolo apparso su Lettere di revisione fisica questa settimana, i ricercatori mostrano in particolare che la mancanza di raggi X luminosi e sorgenti radio al centro della nostra galassia sfavorerebbe fortemente la possibilità che questi oggetti costituiscano tutta la misteriosa materia oscura nell'universo.
L'esistenza di buchi neri decine di volte più massicci del nostro Sole è stata recentemente confermata dall'osservazione delle onde gravitazionali, prodotto dalla fusione di coppie di buchi neri massicci, con l'interferometro LIGO. L'origine di questi oggetti non è chiara, ma una possibilità entusiasmante è che abbiano avuto origine nel primissimo universo, poco dopo il Big Bang. È stato suggerito che questi buchi neri "primordiali" possano costituire tutta la materia oscura dell'universo, la misteriosa sostanza che sembra permeare tutte le strutture astrofisiche e cosmologiche, e questo è fondamentalmente diverso dalla materia fatta di atomi che ci è familiare.
Un team interdisciplinare di fisici e astronomi UvA ha proposto di cercare buchi neri primordiali nella nostra galassia studiando l'emissione di raggi X e radio che questi oggetti produrrebbero mentre vagano attraverso la galassia e accumulano gas dal mezzo interstellare. I ricercatori hanno dimostrato che la possibilità che questi oggetti costituiscano tutta la materia oscura nella galassia è fortemente sfavorevole dalla mancanza di sorgenti luminose osservate al centro galattico.
"I nostri risultati si basano su una modellizzazione realistica dell'accrescimento del gas sui buchi neri, e delle radiazioni che emettono, compatibile con le attuali osservazioni astronomiche. Questi risultati sono robusti contro le incertezze astrofisiche', dice Riley Connors, Dottoranda presso l'UvA ed esperto di astrofisica dei buchi neri. "Cosa c'è di ancora più interessante", aggiunge Daniele Gaggero, primo autore della pubblicazione, 'è che con i futuri telescopi radio e a raggi X più sensibili, la nostra strategia di ricerca proposta potrebbe permetterci di scoprire una popolazione di buchi neri primordiali nella nostra galassia, anche se il loro contributo alla materia oscura è piccolo.'
"Un'implementazione convincente della nostra idea originale è stata possibile grazie allo sforzo collettivo di un team interdisciplinare di scienziati presso il Centro di eccellenza GRAPPA per la fisica delle astroparticelle", dice Gianfranco Bertone, portavoce della GRAPPA. "Ciò include i teorici che studiano la materia oscura e la formazione di buchi neri, astrofisici che modellano il successivo processo di accrescimento, e astronomi che lavorano su osservazioni radio e raggi X.'
Le nuove scoperte dovrebbero far luce sulla formazione e sull'origine dei buchi neri primordiali e dei buchi neri astrofisici standard che si formano quando le stelle collassano.
