Scoperta la stella più vicina a un buco nero

Un gruppo di astronomi ha osservato quella che potrebbe essere la stella più vicina ad un buco nero - una nana bianca che completa un'orbita in meno di mezz'ora. L'individuazione di questa insolita coppia porta la firma dei telescopi spaziali Chandra e NuSTAR e del radiotelescopio australiano ATCA.

Due grafici della potenza contro la frequenza di X9. Ben visibile, appena a destra del centro del grafico, un picco di oltre 5 sigma a 0,00059 hertz, pari a circa 28,2 minuti.

Il sistema binario, noto come X9, è situato nel cuore dell'ammasso globulare 47 Tucanae, a 14,8 mila anni luce dalla Terra. X9 è sotto studio da diversi anni, ma solo di recente nuove osservazioni alle onde radio hanno rivelato la sua vera natura. In precedenza, gli astronomi ritenevano che si trattasse di una nana bianca che stesse attraendo materiale da una compagna simile al Sole; ora, invece, gli astronomi sono convinti che il sistema sia costituito da un buco nero che attrae materiale da una nana bianca.

I dati raccolti da Chandra nella regione spettrale dei raggi X indicano che la luminosità della stella varia seguendo un ciclo che si ripete ogni 28 minuti. Questo dato, secondo i ricercatori, corrisponderebbe al periodo impiegato dalla nana bianca a completare una rivoluzione intorno al buco nero - il più rapido balletto orbitale mai osservato tra una stella e un buco nero.

Le osservazioni di Chandra sono indicative anche della presenza di vaste quantità di ossigeno, una scoperta che conferma la natura di nana bianca della stella compagna. La stella sarebbe situata ad appena 2,5 distanze lunari dal buco nero, pari a 960 mila chilometri.

"Questa nana bianca è così vicina al buco nero che il suo materiale va a formare un disco di materia intorno al buco nero, prima di precipitare al suo interno," spiega Arash Bahramian dell'Università dell'Alberta. "Riteniamo che la stella in sé sia in un'orbita stabile."

Nonostante l'apparente stabilità della sua orbita, il futuro della nana bianca rimane incerto. "Il buco nero potrebbe risucchiare talmente tanto materiale da renderla tanto massiccia quanto un pianeta," aggiunge Craig Heinke. "Se questa tendenza dovesse continuare, la stella potrebbe evaporare completamente."

Dati alla mano, gli astronomi hanno costruito varie simulazioni per cercare di tracciare l'evoluzione dinamica di questo sistema e risalire alla sua origine. Una possibilità è che il buco nero  abbia interagito con una gigante rossa, i cui strati esterni sarebbero stati espulsi dal sistema. Il cuore della stella, invece, sarebbe andato a formare la nana bianca visibile oggi. Tramite l'espulsione di onde gravitazionali, infine, la nana bianca si sarebbe stabilita nella sua orbita attuale. Purtroppo, i calcoli degli scienziati indicano che le onde gravitazionali dovute a questo evento avrebbero una frequenza troppo bassa per poter essere osservata dall'interferometro LIGO.

Una spiegazione alternativa prevede che la nana bianca sia nei pressi di una stella di neutroni, piuttosto che di un buco nero. In questo scenario, il materiale in caduta verso la stella di neutroni ne accelererebbe il moto di rotazione, trasformandola in una pulsar millisecondo. Tuttavia, varie proprietà tipiche di questi insoliti oggetti - tra cui la caratteristica variabilità alle lunghezze d'onda dei raggi X e radio - non sono state osservate nel caso di X9.

"Terremo d'occhio questa binaria, dato che sappiamo molto poco di come un sistema simile si comporti," spiega Vlad Tudor della Curtin University. "Inoltre, continueremo a studiare altri ammassi globulari nella nostra galassia, alla ricerca di altri sistemi così compatti."