La scoperta di un buco nero stranamente enorme nella galassia spaziale della Via Lattea

Gli astronomi dell’Università del Texas al MacDonald Observatory di Austin hanno scoperto una massa insolitamente grande Buco nero nel cuore di qualcuno via LatteaGalassie satellite nane, chiamate Leone I, delle dimensioni del buco nero della nostra galassia, la scoperta potrebbe ridefinire la nostra comprensione di come si sono evolute tutte le galassie, i mattoni dell’universo. Il lavoro è stato pubblicato in un recente numero di Giornale Astrofisico.

Il team ha deciso di studiare Leone I a causa della sua specificità. A differenza della maggior parte delle galassie nane in orbita attorno alla Via Lattea, Leo One non contiene molta materia oscura. I ricercatori hanno misurato il profilo della materia oscura di Leone I, ovvero come la densità della materia oscura cambia dai bordi esterni della galassia al suo centro. Lo hanno fatto misurando la loro gravità sulle stelle: più velocemente si muovono le stelle, più materia c’è nelle loro orbite. In particolare, il team voleva vedere se la densità della materia oscura aumentava verso il centro galattico. Volevano anche vedere se la loro misurazione del profilo corrispondeva alle misurazioni precedenti effettuate utilizzando i vecchi dati del telescopio combinati con i modelli computerizzati.

Gli astronomi dell’Osservatorio MacDonald hanno scoperto che Leone I (riquadro), una piccola galassia satellite della Via Lattea (immagine principale), ha un buco nero all’incirca della stessa massa della Via Lattea. Leone I è 30 volte più piccolo della Via Lattea. Il risultato potrebbe indicare cambiamenti nella comprensione degli astronomi dell’evoluzione delle galassie. Credito: ESA/Gaia/DPAC; SDSS (riquadro)

Guidato da Maria Jose Bustamante, una neolaureata con un dottorato di ricerca presso l’Università di Austin, il team comprende gli astronomi dello Utah Eva Noyola, Karl Gebhardt e Greg Zeemann, nonché i colleghi del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) in Germania.

Per le loro osservazioni, hanno utilizzato uno strumento unico chiamato VIRUS-W sul telescopio Harlan J. Smith al MacDonald Observatory di 2,7 metri.

Quando il team ha inserito i dati migliorati e i modelli complessi in un supercomputer presso l’Advanced Computing Center di UT Austin, ha ottenuto un risultato sorprendente.

“I modelli urlano che hai bisogno di un buco nero al centro; non hai davvero bisogno di così tanta materia oscura”, ha detto Gebhardt. “Hai una galassia molto piccola che cade nella Via Lattea e il suo buco nero è massiccio quanto la via Lattea. Il rapporto di massa è molto grande. La Via Lattea è dominante. Il buco nero del Leone I è più o meno paragonabile”. Il risultato non ha precedenti.

I ricercatori hanno affermato che il risultato era diverso dai precedenti studi su Leone I a causa di una combinazione di dati migliori e simulazione del supercomputer. La densa regione centrale della galassia era per lo più inesplorata negli studi precedenti, che si concentravano sulle velocità delle singole stelle. L’attuale studio ha mostrato che per quelle poche velocità prese in passato, c’era una propensione verso velocità più basse. Questo, a sua volta, ha ridotto la quantità di materia dedotta all’interno delle loro orbite.

Il telescopio Harlan J. Smith da 2,7 metri (107 pollici) presso l’Università del Texas all’Osservatorio MacDonald di Austin. Credito: Marty Harris/McDonald Observatory

I nuovi dati sono concentrati nella regione centrale e non sono influenzati da questa distorsione. La quantità di materia dedotta contenuta all’interno delle orbite delle stelle è aumentata notevolmente.

Bustamante ha affermato che la scoperta potrebbe scuotere la comprensione degli astronomi sull’evoluzione galattica, perché “non c’è alcuna spiegazione per questo tipo di buco nero nelle galassie sferiche nane”.

La scoperta è ancora più significativa in quanto gli astronomi hanno usato galassie come Leone I, chiamate “galassie sferoidi nane”, per 20 anni per capire come la materia oscura è distribuita all’interno delle galassie, ha aggiunto Gebhardt. Questo nuovo tipo di fusione di buchi neri sta anche dando agli osservatori di onde gravitazionali un nuovo segnale da cercare.

“Se la massa del buco nero di Leone I è grande, potrebbe spiegare come crescono i buchi neri nelle galassie massicce”, ha detto Gebhardt. Questo perché nel tempo, quando le galassie più piccole come Leo I cadono in galassie più grandi, il buco nero della galassia più piccola si fonde con quelli della galassia più grande, aumentandone la massa.

Costruito da un team di MPE in Germania, VIRUS-W è l’unico strumento al mondo in questo momento in grado di eseguire questo tipo di studio del profilo della materia oscura. Noyola ha notato che molte galassie nane nell’emisfero australe sono buoni bersagli, ma nessun telescopio nell’emisfero australe è attrezzato per questo. Tuttavia, il telescopio gigante di Magellano (GMT) è attualmente in costruzione, il Cile è parzialmente progettato per questo tipo di lavoro. UT Austin è un partner fondatore di GMT.

Riferimento: “Analisi dinamica della materia oscura e della massa del buco nero centrale nel nano globulare Leone I” di MJ Bustamante Russell, Eva Noyola, Karl Gebhardt, Maximilian H Fabricius, Zimina Mazalai, Jens Thomas e Greg Zeman, 5 novembre 2021 e Giornale Astrofisico.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac0c79