Gli astronomi hanno scoperto prove per migliaia di buchi neri situati vicino al centro della nostra galassia, la Via Lattea, utilizzando i dati dell'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA.

Questa taglia del buco nero è costituita da buchi neri di massa stellare, che in genere pesano da cinque a 30 volte la massa del Sole. Questi buchi neri appena identificati sono stati trovati entro tre anni luce, una distanza relativamente breve su scale cosmiche, dal buco nero supermassiccio al centro della nostra Galassia noto come Sagittarius A* (Sgr A*).

Studi teorici sulla dinamica delle stelle nelle galassie hanno indicato che una vasta popolazione di buchi neri di massa stellare, ben 20, 000 - potrebbe spostarsi verso l'interno nel corso degli eoni e accumularsi intorno a Sgr A*. Questa recente analisi che utilizza i dati di Chandra è la prima prova osservativa di una tale quantità di buchi neri.

Un buco nero di per sé è invisibile. Però, un buco nero, o una stella di neutroni, bloccato in un'orbita stretta con una stella estrarrà gas dalla sua compagna (gli astronomi chiamano questi sistemi "binari a raggi X"). Questo materiale cade in un disco e si riscalda fino a milioni di gradi e produce raggi X prima di scomparire nel buco nero. Alcuni di questi binari a raggi X appaiono come sorgenti puntiformi nell'immagine di Chandra.

Un team di ricercatori, guidato da Chuck Hailey della Columbia University di New York, ha usato i dati di Chandra per cercare binari a raggi X contenenti buchi neri che si trovano vicino a Sgr A*. Hanno studiato gli spettri dei raggi X, ovvero la quantità di raggi X visti a diverse energie, di sorgenti entro circa 12 anni luce da Sgr A*.

Il team ha quindi selezionato sorgenti con spettri di raggi X simili a quelli dei binari a raggi X noti, che hanno quantità relativamente grandi di raggi X a bassa energia. Usando questo metodo hanno rilevato quattordici binarie a raggi X entro circa tre anni luce da Sgr A*. Due sorgenti di raggi X che probabilmente contenevano stelle di neutroni basate sul rilevamento di esplosioni caratteristiche in studi precedenti sono state quindi eliminate dall'analisi.

La dozzina di binari a raggi X rimanenti sono identificati nella versione etichettata dell'immagine utilizzando cerchi di colore rosso. Altre sorgenti con quantità relativamente grandi di raggi X ad alta energia sono etichettate in bianco, e sono per lo più binari contenenti stelle nane bianche.

Hailey e i suoi collaboratori hanno concluso che la maggior parte di queste dozzine di binari a raggi X contiene probabilmente buchi neri. La quantità di variabilità che hanno mostrato su scale temporali di anni è diversa da quella prevista per le binarie a raggi X contenenti stelle di neutroni.

È probabile che solo le binarie a raggi X più brillanti contenenti buchi neri siano rilevabili alla distanza di Sgr A*. Perciò, i rilevamenti in questo studio implicano che una popolazione molto più ampia di binarie di raggi X non rilevati - almeno 300 e fino a un migliaio - contenenti buchi neri di massa stellare dovrebbero essere presenti intorno a Sgr A*.

Questa popolazione di buchi neri con stelle compagne vicino a Sgr A* potrebbe fornire informazioni sulla formazione di binarie a raggi X da incontri ravvicinati tra stelle e buchi neri. Questa scoperta potrebbe anche informare la futura ricerca sulle onde gravitazionali. Conoscere il numero di buchi neri al centro di una tipica galassia può aiutare a prevedere meglio quanti eventi di onde gravitazionali possono essere associati ad essi.

Una popolazione ancora più grande di buchi neri di massa stellare senza stelle compagne dovrebbe essere presente vicino a Sgr A*. Secondo il lavoro di follow-up teorico di Aleksey Generozov della Columbia e dei suoi colleghi, più di circa 10, 000 buchi neri e ben 40, 000 buchi neri dovrebbero esistere al centro della Galassia.

Mentre gli autori favoriscono fortemente la spiegazione del buco nero, non possono escludere la possibilità che fino a circa la metà della dozzina di sorgenti osservate provenga da una popolazione di pulsar al millisecondo, cioè., stelle di neutroni a rotazione molto rapida con forti campi magnetici.

Un articolo che descrive questi risultati è apparso nel numero del 5 aprile della rivista Natura .