Gli astronomi hanno rilevato una concentrazione sorprendentemente densa di buchi neri – oltre 100 buchi neri di massa stellare – che viaggiano all’interno dei resti di un antico ammasso stellare chiamato Palomar 5. Questa scoperta offre uno sguardo raro sulle dinamiche caotiche delle popolazioni stellari e fornisce la prova che tali ammassi potrebbero alla fine dissolversi in flussi di buchi neri in orbita attorno alla Via Lattea.
Il fossile di un ammasso stellare
Palomar 5, un ammasso globulare situato a circa 80.000 anni luce dalla Terra, si estende attraverso 30.000 anni luce di spazio come un flusso di marea. Gli ammassi globulari come Palomar 5 sono tra le strutture più antiche della galassia, formati dalle stesse nubi di gas primordiali delle prime stelle. Queste dense raccolte, tipicamente contenenti da centinaia di migliaia a milioni di stelle, agiscono come capsule del tempo dell’universo primordiale, fornendo informazioni sulla storia galattica e sulla distribuzione della materia oscura.
Tracciamento dei flussi stellari con Gaia
Per anni, identificare la formazione dei flussi di marea – lunghi fiumi di stelle che si trascinano – è stato difficile. Tuttavia, l’osservatorio Gaia dell’Agenzia spaziale europea ha mappato la Via Lattea con una precisione senza precedenti, portando alla luce molte di queste strutture. Palomar 5 è unico perché è sia una distribuzione stellare ampia e libera che un lungo flusso di marea che si estende per oltre 20 gradi del cielo. Ciò lo rende un caso di studio cruciale per comprendere come si formano i flussi stellari.
Il ruolo dei buchi neri nella disgregazione dei cluster
Utilizzando dettagliate simulazioni al computer, i ricercatori hanno scoperto che la configurazione osservata di Palomar 5 poteva essere spiegata solo dalla presenza di un numero sproporzionatamente elevato di buchi neri. Le interazioni gravitazionali tra stelle e buchi neri avrebbero espulso le stelle nel flusso di marea, ma solo con un’abbondanza di buchi neri di gran lunga superiore alle stime precedenti.
Le simulazioni suggeriscono che oltre il 20% della massa totale di Palomar 5 è composta da buchi neri, ciascuno circa 20 volte la massa del nostro Sole. Questa concentrazione più alta del previsto implica che l’ammasso si dissolverà completamente entro un miliardo di anni, lasciando dietro di sé solo uno sciame di buchi neri in orbita attorno al centro galattico.
Implicazioni per le fusioni di buchi neri
Questa scoperta ha implicazioni significative per la comprensione delle fusioni binarie di buchi neri, che si ritiene avvengano frequentemente negli ammassi stellari. Il metodo utilizzato per stimare il numero di buchi neri in Palomar 5, seguendo le stelle che espellono, fornisce un nuovo modo per limitare le popolazioni di buchi neri in altri ammassi.
“Una grande incognita in questo scenario è quanti buchi neri ci sono negli ammassi… Il nostro metodo ci dà un modo per scoprire quanti buchi neri ci sono in un ammasso stellare osservando le stelle che espellono.” – Fabio Antonini, Università di Cardiff
I risultati suggeriscono anche che altri ammassi globulari probabilmente seguiranno un destino simile, dissolvendosi infine in flussi di buchi neri. Ciò rafforza l’idea che tali ammassi siano luoghi eccellenti per cercare sia collisioni di buchi neri che buchi neri di massa intermedia, colmando il divario tra buchi neri di massa stellare e supermassicci.
La ricerca, pubblicata su Nature Astronomy, conferma che l’universo è pieno di sorprese, anche tra i resti di antichi ammassi stellari.
