Il telescopio orbitale Gaia dell’ESA ha recentemente scoperto due nuovi buchi neri. Questo, di per sé, non è sorprendente, perché la missione di Gaia si occupa proprio di questo: mappare con precisione la posizione tridimensionale di due miliardi di oggetti nella nostra galassia, utilizzando tre strumenti separati. Il processo si chiama astrometria e l’obiettivo è quello di produrre una mappa altamente precisa della galassia. I due nuovi buchi neri, Gaia BH1 e Gaia BH2, hanno due caratteristiche che li rendono degni di nota. La prima è che si tratta dei due buchi neri più vicini alla Terra mai scoperti, a 1560 e 3800 anni luce di distanza (in termini galattici, si tratta di una distanza ravvicinata). Ma la cosa più importante è che rappresentano un nuovo tipo di buco nero. I buchi neri sono i singoli oggetti più massicci dell’universo. Sono costituiti da resti stellari che hanno una massa sufficiente a far sì che la forza di gravità verso l’interno sia maggiore di qualsiasi forza verso l’esterno della materia stessa. Se il resto stellare è >2,16 masse solari, diventerà un buco nero. Se è inferiore, fino a circa 1,4 masse solari, si ha una stella di neutroni. Le stelle di 20 masse solari o più sono abbastanza grandi da lasciare un resto stellare dopo la nova e creare un buco nero. I buchi neri possono formarsi anche quando due stelle di neutroni si scontrano e la massa risultante è superiore al limite di 2,16. Oppure, una stella di neutroni può avere una compagna vicina e può attingere gravitazionalmente massa dalla stella compagna fino a raggiungere il limite del buco nero. Ci sono poi i buchi neri supermassicci, che di solito si formano al centro delle galassie per aver assorbito un numero sempre maggiore di stelle. Il più massiccio finora scoperto è di 66 miliardi di masse solari.
Nonostante il nome, i buchi neri, almeno quelli scoperti finora, non sono completamente neri. Il nome deriva dal fatto che hanno campi gravitazionali sufficientemente intensi da non permettere alla luce stessa di sfuggire se si avvicina troppo, una distanza definita orizzonte degli eventi. Ma un buco nero che si alimenta, che prende materia da un compagno, emette molti raggi X e onde radio. Ciò deriva dalla compressione e dal riscaldamento della materia che si muove verso il buco nero. In effetti, i buchi neri supermassicci sono tra gli oggetti più luminosi dell’universo, noti come quasar. BH1 e BH2, tuttavia, sono veramente neri. Non emettono onde radio o raggi X. Sappiamo che esistono solo grazie al movimento delle loro stelle compagne. Gaia è riuscita a mappare con precisione il movimento di queste stelle nella loro orbita intorno alla galassia. Invece di procedere in linea retta, potrebbero avere un percorso ad anello, come se fossero in orbita attorno a un altro oggetto massiccio. Gaia ha cercato e non ha trovato alcun oggetto luminoso in nessuna frequenza vicino a queste stelle ad anello. Stanno orbitando intorno a qualcosa di oscuro.
Le stelle compagne emettono un vento solare, come ci si aspetterebbe, ma una quantità insignificante di questo vento attraversa l’orizzonte degli eventi dei buchi neri compagni. Ciò significa che si trovano in un’orbita molto lontana. Questo è l’aspetto curioso per gli astronomi, perché al momento non dispongono di modelli per la formazione di un tale sistema. Dato che due buchi neri di questo tipo sono stati scoperti nei dati di Gaia, gli astronomi possono anche fare alcuni calcoli statistici e sembra che questo tipo di buchi neri possa essere il più comune nella galassia.
Tutto questo fa parte dell’indagine di Gaia sui sistemi binari. Gaia ha catalogato finora 813.000 sistemi stellari binari e questi due buchi neri sono stati scoperti tra i dati. La prossima serie di dati di Gaia probabilmente ne conterrà altri, oltre a misurazioni più precise (grazie a tempi di osservazione più lunghi) del catalogo esistente. Quando gli astronomi otterranno la prossima serie di dati da Gaia, sperano di avere stime più precise delle masse e delle distanze di questi nuovi sistemi di buchi neri. È interessante notare che l’indagine Gaia sulle stelle binarie ci ha fornito più informazioni sui sistemi binari rispetto ai due secoli precedenti di astronomia. È un’affermazione potente sull’impatto di questo telescopio e della tecnologia che abbiamo a disposizione oggi.
