Gli astronomi della Galactic Center Orbits Initiative dell'UCLA hanno scoperto una nuova classe di oggetti bizzarri al centro della nostra galassia, non lontano dal buco nero supermassiccio chiamato Sagittarius A*. Hanno pubblicato oggi la loro ricerca sulla rivista Natura .

"Questi oggetti sembrano gas e si comportano come stelle, " ha detto il coautore Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman e Arthur E. Levine Professore di Astrofisica dell'UCLA e direttore dell'UCLA Galactic Center Group.

I nuovi oggetti sembrano compatti per la maggior parte del tempo e si allungano quando le loro orbite li avvicinano al buco nero. Le loro orbite vanno da circa 100 a 1, 000 anni, ha detto l'autrice principale Anna Ciurlo, un ricercatore post-dottorato dell'UCLA.

Il gruppo di ricerca di Ghez ha identificato un oggetto insolito al centro della nostra galassia nel 2005, che fu poi chiamato G1. Nel 2012, gli astronomi in Germania hanno fatto una scoperta sconcertante di un bizzarro oggetto chiamato G2 al centro della Via Lattea che ha fatto un avvicinamento ravvicinato al buco nero supermassiccio nel 2014. Ghez e il suo team di ricerca credono che G2 sia molto probabilmente due stelle che erano state orbitanti il buco nero in tandem e si è fuso in una stella estremamente grande, ammantati di gas e polvere insolitamente densi.

"Nel momento del massimo avvicinamento, G2 aveva una firma davvero strana, " disse Ghez. "L'avevamo già visto, ma non sembrava troppo strano finché non si è avvicinato al buco nero e si è allungato, e gran parte del suo gas è stato fatto a pezzi. È passato dall'essere un oggetto piuttosto innocuo quando era lontano dal buco nero a uno che è stato davvero allungato e distorto al suo massimo avvicinamento e ha perso il suo guscio esterno, e ora sta diventando di nuovo più compatto."

"Una delle cose che ha entusiasmato tutti per gli oggetti G è che la roba che viene tirata via da loro dalle forze di marea mentre spazzano via il buco nero centrale deve inevitabilmente cadere nel buco nero, " ha detto il coautore Mark Morris, Professore di fisica e astronomia all'UCLA. "Quando ciò accade, potrebbe essere in grado di produrre un impressionante spettacolo pirotecnico poiché il materiale mangiato dal buco nero si riscalderà ed emetterà copiose radiazioni prima che scompaia attraverso l'orizzonte degli eventi".

Ma sono valori anomali G2 e G1, o fanno parte di una classe più ampia di oggetti? In risposta a quella domanda, Il gruppo di ricerca di Ghez segnala l'esistenza di altri quattro oggetti che chiamano G3, G4, G5 e G6. I ricercatori hanno determinato ciascuna delle loro orbite. Mentre G1 e G2 hanno orbite simili, i quattro nuovi oggetti hanno orbite molto diverse.

Ghez crede che tutti e sei gli oggetti fossero stelle binarie, un sistema di due stelle orbitanti l'una intorno all'altra, che si sono fuse a causa della forte forza gravitazionale del buco nero supermassiccio. La fusione di due stelle richiede più di 1 milione di anni per essere completata, ha detto Ghez.

"Le fusioni di stelle potrebbero avvenire nell'universo più spesso di quanto pensassimo, e probabilmente sono abbastanza comuni, " Ha detto Ghez. "I buchi neri potrebbero spingere le stelle binarie a fondersi. È possibile che molte delle stelle che abbiamo osservato e che non capiamo possano essere il prodotto finale di fusioni che ora sono calme. Stiamo imparando come si evolvono le galassie e i buchi neri. Il modo in cui le stelle binarie interagiscono tra loro e con il buco nero è molto diverso da come le singole stelle interagiscono con altre stelle singole e con il buco nero".

Ciurlo ha notato che mentre il gas dal guscio esterno di G2 si è allungato drammaticamente, la sua polvere all'interno del gas non si è allungata molto. "Qualcosa deve averlo mantenuto compatto e gli ha permesso di sopravvivere al suo incontro con il buco nero, " Disse Ciurlo. "Questa è la prova di un oggetto stellare all'interno di G2".

"Il set di dati unico che il gruppo del professor Ghez ha raccolto durante più di 20 anni è ciò che ci ha permesso di fare questa scoperta, " Disse Ciurlo. "Ora abbiamo una popolazione di oggetti 'G', quindi non si tratta di spiegare un "evento occasionale" come G2".

I ricercatori hanno fatto osservazioni dal W.M. Keck Observatory alle Hawaii e ha utilizzato una potente tecnologia che Ghez ha aiutato a fare da pioniere, chiamata ottica adattiva, che corregge in tempo reale gli effetti distorsivi dell'atmosfera terrestre. Hanno condotto una nuova analisi di 13 anni dei dati della loro UCLA Galactic Center Orbits Initiative.

A settembre 2019, Il team di Ghez ha riferito che il buco nero sta diventando più affamato e non è chiaro il motivo. L'allungamento di G2 nel 2014 sembrava estrarre gas che potrebbe essere stato recentemente inghiottito dal buco nero, ha detto il coautore Tuan Do, un ricercatore dell'UCLA e vicedirettore del Galactic Center Group. Le fusioni di stelle potrebbero alimentare il buco nero.

Il team ha già identificato alcuni altri candidati che potrebbero far parte di questa nuova classe di oggetti, e continuano ad analizzarli.

Ghez ha notato che il centro della galassia della Via Lattea è un ambiente estremo, a differenza del nostro angolo meno frenetico dell'universo.

"La Terra è in periferia rispetto al centro della galassia, che è circa 26, 000 anni luce di distanza, " ha detto Ghez. "Il centro della nostra galassia ha una densità di stelle 1 miliardo di volte superiore alla nostra parte della galassia. L'attrazione gravitazionale è molto più forte. I campi magnetici sono più estremi. Il centro della galassia è dove si verifica l'astrofisica estrema:gli X-sport dell'astrofisica".

Ghez ha detto che questa ricerca aiuterà a insegnarci cosa sta succedendo nella maggior parte delle galassie.

Altri coautori includono Randall Campbell, un astronomo con il W.M. Osservatorio Keck alle Hawaii; Aurelie Hees, un ex borsista postdottorato dell'UCLA, ora ricercatore presso l'Osservatorio di Parigi in Francia; e Smadar Naoz, un assistente professore di fisica e astronomia dell'UCLA.

La ricerca è finanziata dalla National Science Foundation, W.M. Keck Foundation e Keck Visiting Scholars Program, la Fondazione Gordon e Betty Moore, la Fondazione Heising-Simons, Lauren Leichtman e Arthur Levine, Jim e Lori Keir, e Howard e Astrid Preston.

A luglio 2019, Il team di ricerca di Ghez ha riferito sul test più completo dell'iconica teoria della relatività generale di Einstein vicino al buco nero. Hanno concluso che la teoria di Einstein ha superato il test ed è corretta, almeno per ora.