Un buco nero piccolo e leggero

L’oggetto celeste dal complicato nome “M 101 ULX-1” è una sorgente a raggi X ultraluminosa (ULX) che si trova a 22 milioni di anni luce da noi. Finora mostrava tutti i segni distintivi di un sistema che ospitava un buco nero di massa intermedia, ma le osservazioni riportate adesso in uno studio pubblicato su Nature suggeriscono che in realtà sia molto più piccolo e leggero, nonostante le enormi quantità di polvere e gas da esso ingurgitate.

“M 101 ULX-1 si comporta in modo elegante” ha commentato Stephen Justham, che fa parte del team di ricercatori a capo dello studio, “buchi neri così leggeri devono divorare materia a un ritmo estremamente veloce, vicino al limite teoretico per mantenere l’output energetico osservato. Pensavamo che quando i buchi neri più piccoli si spingevano a questi limiti non sarebbero riusciti a continuare ad assorbire materia in modo così ordinato, credevamo che avrebbero avuto un comportamento molto più complesso. Apparentemente ci sbagliavamo”.

Secondo la teoria ci sono solo due possibile spiegazioni per gli ULX che hanno di fatto luminosità maggiori di qualsiasi altri processo stellare conosciuto: essi possono contenere o dei buchi neri di massa intermedia (ossia buchi neri con masse tra le 100 e le 1000 volte quella del Sole), o buchi neri con massa stellare che emettono radiazioni a un ritmo più elevato. Nel primo caso, l’oggetto emette raggi X definiti soft dagli scienziati, nel secondo caso le radiazioni emesse sono dette hard. Alla sua scoperta, M 101 ULX-1 mostrava una luminosità di 3 x 10³⁹ erg al secondo ed aveva uno spettro di emissione soft, consistente con la prima delle ipotesi,quella di un buco nero di massa intermedia. Ciò nonostante, Ji-Feng Liu della Chinese Academy of Sciences, e i suoi colleghi astronomi hanno effettuato delle misure della velocità radiale (ossia la velocità di un oggetto nella direzione della linea di vista) che hanno mostrato come la sorgente in questione debba contenere un buco nero assai più piccolo, con una massa compresa tra le 5 e le 30 volte la massa del Sole.

I ricercatori sono anche stati in grado di confermare che il sistema contiene una stella di Wolf-Rayet: un tipo di stella estremamente calda e massiccia, che emette potenti venti stellari. E sono proprio i venti stellari, finora considerati troppo inefficienti, che secondo gli astronomi, risolvono l’arcano e alimentano il buco nero, giustificando le sue dimensioni ridotte.

“Studiare oggetti come M101 ULX-1 in galassie lontane ci dà la possibilità di osservare campioni di oggetti estremamente diversi nel nostro universo” ha commentato Joel Bregman, co-autore dello studio, “è incredibile avere la tecnologia necessaria per osservare una stella che orbita intorno a un buco nero in una galassia così lontana da noi”.

Riferimenti: Nature doi:10.1038/nature12762

Credits immagine: Jingchuan Yu