I buchi neri non stanno fermi: vagano, oscillano e scappano dalle galassie

La nostra visione dell’Universo è in continua evoluzione. Negli ultimi anni la mole di nuove osservazioni da Terra e dallo spazio, sempre più profonde e più precise, continuano a metterci di fronte a fenomeni inaspettati. Molte certezze su quelle che credevamo essere caratteristiche ben assodate dell’Universo iniziano ad incrinarsi, e gli astronomi si ritrovano davanti nuove sfide.

Ultimo ed inaspettato fenomeno riguarda i buchi neri. Immaginati come ben ancorati al centro delle galassie, loro ben fermi ed in movimento tutto ciò che gli sta attorno, ora si scopre che possono anche loro muoversi, addirittura che possano esisterne di “erranti”, espulsi via dalla galassia in cui si sono formati.

Buchi neri: cosa sono

In più occasioni abbiamo avuto modo di parlare dei buchi neri, cioè dello stadio evolutivo finale delle stelle più massicce. La forza di gravità su questi oggetti supercompatti è tale da non permettere neanche alla loro luce di poterne sfuggire, da qui il termine “nero”. Ma si tratta anche di oggetti voraci che attraggono a sé, come se precipitasse in un “buco” tutto ciò che rientra nella loro sfera di azione gravitazionale. La loro massa è quindi destinata generalmente a crescere, evolvendo in quelli che chiamiamo buchi neri supermassicci.

In linea di principio sono oggetti invisibili, tuttavia è possibile scovarli in quanto il materiale che vi precipita dentro emette un’intensa radiazione su quasi tutto lo spettro elettromagnetico e li rende brillantissimi anche a distanze cosmiche.

Ma, anche grazie alla loro enorme forza di attrazione gravitazionale, è possibile scovarli osservando l’effetto gravitazionale che essi producono sul movimento del gas e delle stelle che si trovano nella loro sfera d’azione, che si trovano così costretti a orbitargli attorno, fin quando non vi precipitano dentro.

Ma esiste un altro effetto che svela la presenza di una particolare tipologia, cioè i buchi neri “erranti”.

Buchi neri “erranti”: cosa sono veramente

Nel corso degli ultimi anni sono state raccolte più evidenze osservative che possono meglio interpretarsi come dovute all’esistenza di oggetti supermassicci in movimento con velocità supersoniche.

Cosa in particolare è stato osservato?

Nella galassia denominata “Cosmic Owl” è stata osservata una scia brillante costituita da giovani stelle, che si estende per ben 200 mila anni luce e una discontinuità cinematica compatibile con un oggetto supersonico in moto a circa 954 km/s.

Questo oggetto supersonico, chiamato RBH-1, si ritiene possa essere proprio un buco nero “errante”. Questo buco nero, espulso dal centro della propria galassia e viaggiando a velocità così elevate, produrrebbe davanti a sé un'onda d’urto capace di comprimere il gas lungo il suo cammino, innescando intensi processi di formazione stellare.

Questo spiegherebbe la scia stellare che lascia dietro di sé nel suo moto errante lungo decine di migliaia di anni luce.

Le prove: scie, spostamenti e getti deformati

Potrebbero essere molteplici i meccanismi che determinano il movimento dei buchi neri. Le osservazioni più recenti indicano che alcuni di questi oggetti possono essere spostati dal centro galattico, possono oscillare dopo una fusione tra due galassie o perfino essere espulsi nello spazio intergalattico, diventando buchi neri “erranti”.

Durante il processo di fusione tra galassie, processo che si deve immaginare molto lento dai milioni ai miliardi di anni, il buco nero nel centro della galassia potrebbe subire una sorta di “rinculo” gravitazionale che ne sposta semplicemente la posizione, oppure lo mette in oscillazione attorno al centro della galassia o, se l’energia è sufficientemente elevata, lo espelle nello spazio intergalattico.

Esistono più indicatori di tali processi, come ad esempio le citate scie di stelle, ma anche la propagazione asimmetrica di onde gravitazionali. Ad esempio, il quasar 3C 186 mostra un movimento opposto rispetto a quello di allontanamento della sua galassia, movimento che è reminiscente appunto di un moto di “rinculo”. Sono stati osservati anche getti di plasma a velocità relativistiche le cui caratteristiche, ad esempio la forma elicoidale o ad “S”, suggeriscono una dinamica particolarmente complessa.

Questa scoperta cambia notevolmente l’idea precedente di buchi neri sempre ancorati al centro della galassia. I centri galattici sono evidentemente luoghi molto attivi e caotici. Le osservazioni più recenti svelano scenari molto dinamici e complessi.

Riferimento allo studio

"JWST Confirmation of a Runaway Supermassive Black Hole via its Supersonic Bow Shock" Pieter van Dokkum et al. The Astrophysical Journal Letters, Volume 998, Issue 1, id.L27 DOI: 10.3847/2041-8213/ae3d0e