Gli astronomi che utilizzano lo strumento MUSE dell'ESO sul Very Large Telescope in Cile hanno scoperto una stella nell'ammasso NGC 3201 che si comporta in modo molto strano. Sembra orbitare attorno a un buco nero invisibile con circa quattro volte la massa del Sole, il primo buco nero di massa stellare inattivo trovato in un ammasso globulare e il primo trovato rilevando direttamente la sua attrazione gravitazionale. Questa importante scoperta ha un impatto sulla nostra comprensione della formazione di questi ammassi stellari, buchi neri, e le origini degli eventi delle onde gravitazionali.

Gli ammassi globulari sono enormi sfere di decine di migliaia di stelle che orbitano attorno alla maggior parte delle galassie. Sono tra i più antichi sistemi stellari conosciuti nell'Universo e risalgono quasi all'inizio della crescita e dell'evoluzione delle galassie. Attualmente più di 150 sono noti per appartenere alla Via Lattea.

Un cluster particolare, chiamato NGC 3201 e situato nella costellazione meridionale della Vela (Le Vele), è stato ora studiato utilizzando lo strumento MUSE sul Very Large Telescope dell'ESO in Cile. Un team internazionale di astronomi ha scoperto che una delle stelle in NGC 3201 si comporta in modo molto strano:viene lanciata avanti e indietro a una velocità di diverse centinaia di migliaia di chilometri orari, con lo schema che si ripete ogni 167 giorni.

L'autore principale Benjamin Giesers (Georg-August-Universität Göttingen, Germania) era incuriosito dal comportamento della stella:"Era in orbita intorno a qualcosa che era completamente invisibile, che aveva una massa più di quattro volte quella del Sole:poteva essere solo un buco nero! Il primo trovato in un ammasso globulare osservando direttamente la sua attrazione gravitazionale".

La relazione tra buchi neri e ammassi globulari è importante ma misteriosa. A causa delle loro grandi masse e delle loro grandi età, si pensa che questi ammassi abbiano prodotto un gran numero di buchi neri di massa stellare, creati quando le stelle massicce al loro interno sono esplose e collassate nel corso della lunga vita dell'ammasso.

Lo strumento MUSE dell'ESO fornisce agli astronomi una capacità unica di misurare contemporaneamente i movimenti di migliaia di stelle lontane. Con questa nuova scoperta, il team è stato in grado per la prima volta di rilevare un buco nero inattivo nel cuore di un ammasso globulare, uno che attualmente non sta inghiottendo materia e non è circondato da un disco di gas incandescente. Potrebbero stimare la massa del buco nero attraverso i movimenti di una stella coinvolta nella sua enorme attrazione gravitazionale.

Dalle sue proprietà osservate la stella è stata determinata essere circa 0,8 volte la massa del nostro Sole, e la massa della sua misteriosa controparte è stata calcolata a circa 4,36 volte la massa del Sole, quasi certamente un buco nero.

Rilevamenti recenti di sorgenti radio e raggi X negli ammassi globulari, così come la rilevazione del 2016 di segnali di onde gravitazionali prodotti dalla fusione di due buchi neri di massa stellare, suggeriscono che questi buchi neri relativamente piccoli potrebbero essere più comuni negli ammassi globulari di quanto si pensasse in precedenza.

Giesers conclude:"Fino a poco tempo fa, si presumeva che quasi tutti i buchi neri sarebbero scomparsi dagli ammassi globulari dopo poco tempo e che sistemi come questo non dovessero nemmeno esistere! Ma chiaramente non è così:la nostra scoperta è la prima rilevazione diretta degli effetti gravitazionali di un buco nero di massa stellare in un ammasso globulare. Questa scoperta aiuta a comprendere la formazione di ammassi globulari e l'evoluzione dei buchi neri e dei sistemi binari, vitali nel contesto della comprensione delle sorgenti di onde gravitazionali".

Questa ricerca è stata presentata in un articolo intitolato "Un candidato per un buco nero di massa stellare distaccato nell'ammasso globulare NGC 3201", di B. Giesers et al., apparire sul giornale Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .