Divorare una stella gradualmente con più bocconi fino a che non rimanga solo il suo nucleo, un residuo che invece verrà espulso a fine pasto. È così, secondo una nuova ricerca della Northwestern University, che un buco nero di massa intermedia consuma il suo banchetto stellare: un modo di mangiare la cui scoperta ora fornisce agli astronomi nuovi indizi per identificare questi buchi neri tra i più elusivi dell’universo.
La ricerca, accettata per la pubblicazione da The Astrophysical Journal, si basa su nuove simulazioni tridimensionali realizzate per modellare e analizzare come buchi neri di diversa massa divorano una stella dalle dimensioni del Sole.

I buchi neri sono per definizione inosservabili, dato che fagocitano la luce e la materia intorno a sé. Tuttavia, dal comportamento dell’ambiente che li circonda è possibile per gli astronomi identificarli. Vi sono però dei buchi neri più elusivi di altri: sono quelli con una massa intermedia. Questi risultano da 10 a 10.000 volte più massicci dei buchi neri più piccoli, quelli creati dal collasso delle supernove, senza però raggiungere la massa dei buchi neri supermassicci, che sono milioni o miliardi di volte più massicci del Sole.
Previsti dalle teorie, i buchi neri intermedi non sono stati ancora individuati. Le nuove simulazioni tracciano ora un identikit del loro ‘comportamento a tavola’, fornendo informazioni utili su come dovrebbe reagire l’ambiente circostante.

«Abbiamo scoperto che le stelle subiscono più passaggi prima di essere espulse – afferma Fulya Kıroğlu, studentessa di astrofisica alla Northwestern University che ha curato la ricerca – Dopo ogni passaggio, perdono più massa, provocando un bagliore di luce quando vengono fatte a pezzi. Ogni bagliore è più luminoso del precedente, creando una firma che potrebbe aiutare gli astronomi a trovarle»

Nelle simulazioni, una stella modellata con le dimensioni del Sole è stata fatta avvicinare a un buco nero intermedio, permettendo agli astronomi di calcolare come la forza gravitazionale del fagocitatore agisce gradualmente sulle particelle dell’astro. Il team ha così scoperto che le stelle vengono prima intrappolate nell’orbita di un buco nero di massa intermedia, arrivando a orbitare attorno a esso fino a cinque volte prima di essere completamente divorate. In ciascun passaggio, il buco nero effettua un diverso boccone, rubando così sempre più massa alla stella consumata a pezzi.

Ciò che ne rimane alla fine, ossia il suo nucleo deformato e incredibilmente denso, viene quindi espulso a velocità elevatissime nella galassia che ospita il buco nero.
Questo schema ripetuto creerebbe, secondo i ricercatori, uno spettacolo di luci sorprendente che dovrebbe aiutare gli astronomi a riconoscere – e provare l’esistenza – di buchi neri di massa intermedia.

«È sorprendente che la stella non venga completamente distrutta – conclude Kıroğlu – Alcune stelle potrebbero essere fortunate e sopravvivere all’evento. La velocità di espulsione è così elevata che queste stelle potrebbero essere identificate come stelle a ipervelocità, osservate al centro delle galassie».

La ricerca è stata presentata il 25 aprile a un meeting online dell’American Physical Society.

Immagine in evidenza e video: le simulazioni in 3D con cui è stato modellato il pasto stellare dei buchi neri intermedi. Crediti Fulya Kiroglu/Northwestern University