Un team di astrofisici guidato dalla Columbia University ha scoperto una dozzina di buchi neri raccolti attorno a Sagittarius A* (Sgr A*), il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. La scoperta è la prima a supportare una previsione vecchia di decenni, aprendo una miriade di opportunità per comprendere meglio l'universo.

"Tutto quello che vorresti imparare sul modo in cui i grandi buchi neri interagiscono con i piccoli buchi neri, puoi imparare studiando questa distribuzione, ", ha detto l'astrofisico della Columbia Chuck Hailey, co-direttore del Columbia Astrophysics Lab e autore principale dello studio. "La Via Lattea è davvero l'unica galassia che abbiamo in cui possiamo studiare come i buchi neri supermassicci interagiscono con i piccoli perché semplicemente non possiamo vedere le loro interazioni in altre galassie. In un certo senso, questo è l'unico laboratorio che abbiamo per studiare questo fenomeno."

Lo studio appare nel numero del 5 aprile di Natura .

Per più di due decenni, i ricercatori hanno cercato senza successo prove a sostegno di una teoria secondo cui migliaia di buchi neri circondano buchi neri supermassicci (SMBH) al centro di grandi galassie.

"Ci sono solo circa cinque dozzine di buchi neri noti nell'intera galassia:100, 000 anni luce di larghezza, e dovrebbero essere 10, 000 a 20, 000 di queste cose in una regione larga appena sei anni luce che nessuno è riuscito a trovare, "Hailey ha detto, aggiungendo che sono state fatte vaste ricerche infruttuose per i buchi neri intorno a Sgr A*, la SMBH più vicina alla Terra e quindi la più facile da studiare. "Non ci sono state molte prove credibili."

Ha spiegato che Sgr A* è circondato da un alone di gas e polvere che fornisce il terreno fertile perfetto per la nascita di stelle massicce, che vivono, morire e potrebbe trasformarsi in buchi neri lì. Inoltre, si ritiene che i buchi neri dall'esterno dell'alone cadano sotto l'influenza dell'SMBH poiché perdono la loro energia, facendoli trascinare nelle vicinanze della SMBH, dove sono tenuti prigionieri dalla sua forza.

Mentre la maggior parte dei buchi neri intrappolati rimane isolata, alcuni catturano e si legano a una stella che passa, formando una binaria stellare. I ricercatori ritengono che ci sia una forte concentrazione di questi buchi neri isolati e accoppiati nel Centro Galattico, formando una cuspide di densità che diventa più affollata man mano che la distanza dall'SMBH diminuisce.

Nel passato, i tentativi falliti di trovare prove di una tale cuspide si sono concentrati sulla ricerca dell'esplosione luminosa del bagliore di raggi X che a volte si verifica nelle binarie dei buchi neri

"È un modo ovvio per cercare i buchi neri, "Hailey ha detto, "ma il Centro Galattico è così lontano dalla Terra che quelle esplosioni sono solo abbastanza forti e luminose da vedere circa una volta ogni 100 a 1, 000 anni." Per rilevare le binarie dei buchi neri, allora, Hailey e i suoi colleghi si sono resi conto che avrebbero dovuto cercare il più debole, ma raggi X più stabili emessi quando i binari sono in uno stato inattivo.

"Sarebbe così facile se le binarie dei buchi neri emettessero regolarmente grandi esplosioni come fanno le binarie delle stelle di neutroni, ma non lo fanno, quindi abbiamo dovuto trovare un altro modo per cercarli, "Hailey ha detto. "Isolato, i buchi neri non accoppiati sono solo neri, non fanno nulla. Quindi anche cercare buchi neri isolati non è un modo intelligente per trovarli. Ma quando i buchi neri si accoppiano con una stella di piccola massa, il matrimonio emette raffiche di raggi X più deboli, ma coerente e rilevabile. Se potessimo trovare buchi neri che sono accoppiati con stelle di piccola massa e sappiamo quale frazione di buchi neri si accoppierà con stelle di bassa massa, potremmo dedurre scientificamente la popolazione di buchi neri isolati là fuori".

Hailey e colleghi si sono rivolti ai dati di archivio dell'Osservatorio a raggi X Chandra per testare la loro tecnica. Hanno cercato le firme a raggi X delle binarie a bassa massa di buco nero nel loro stato inattivo e sono stati in grado di trovarne 12 entro tre anni luce, di Sgr A*. I ricercatori hanno quindi analizzato le proprietà e la distribuzione spaziale dei sistemi binari identificati e hanno estrapolato dalle loro osservazioni che devono esserci da 300 a 500 sistemi binari di bassa massa di buchi neri e circa 10, 000 buchi neri isolati nell'area circostante Sgr A*.

"Questa scoperta conferma una teoria importante e le implicazioni sono molte, Ha detto Hailey. Tutte le informazioni di cui hanno bisogno gli astrofisici sono al centro della galassia".

I coautori di Hailey sul documento includono:Kaya Mori, Michael E. Berkowitz, e Benjamin J. Hord, tutta la Columbia University; Franz E. Bauer, dell'Istituto di Astrofisica, Facoltà di Fisica, Pontificia, Università Cattolica del Cile, Istituto Millennium di Astrofisica, Vicuña Mackenna, e l'Istituto di scienze spaziali; e Jaesub Hong, dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.