Gli scienziati ritengono che un buco nero supermassiccio si nasconda al centro di praticamente ogni galassia dell'universo, con una massa che è milioni o miliardi di volte quella del Sole e la cui immensa forza di gravità è responsabile del tenere insieme tutte le stelle. Tuttavia, il cuore dell'ammasso di galassie Abell 2261, situato a circa 2.7 miliardi di anni luce dalla Terra, sembra infrangere la teoria. Lì, le regole dell'astrofisica indicano che dovrebbe esserci un enorme mostro tra 3,000 e 100,000 milioni di masse solari, paragonabile al peso di alcuni dei più grandi conosciuti. Tuttavia, per quanto i ricercatori effettuino ricerche incessantemente, non c'è modo di trovarlo. Le ultime osservazioni con l'osservatorio a raggi X Chandra della NASA e il telescopio spaziale Hubble approfondiscono solo il mistero.
Utilizzando i dati di Chandra ottenuti nel 1999 e nel 2004, gli astronomi avevano già cercato nel centro di Abell 2,261 segni di un buco nero supermassiccio. Stavano cercando materiale che si era surriscaldato mentre cadeva nel buco nero e produceva raggi X, ma non hanno rilevato una tale fonte.
Espulso dopo una fusione
Ora, con nuove e più lunghe osservazioni di Chandra ottenute nel 2018, un team guidato da Kayhan Gultekin dell'Università del Michigan ha condotto una ricerca più approfondita del buco nero al centro della galassia. Hanno anche considerato una spiegazione alternativa, in cui il buco nero è stato espulso dopo la fusione di due galassie, ciascuna con il proprio buco, per formare la galassia osservata.
Quando i buchi neri si fondono, producono onde nello spazio-tempo chiamate onde gravitazionali. Se il gran numero di onde gravitazionali generate da un tale evento fosse più forte in una direzione piuttosto che in un'altra, la teoria prevede che il nuovo buco nero, ancora più massiccio, sarebbe stato inviato a piena velocità dal centro della galassia nella direzione opposta. Questo è chiamato buco nero sfuggente.
Gli astronomi non hanno trovato prove definitive del rinculo del buco nero e non è noto se i supermassivi si avvicinino abbastanza l'uno all'altro da produrre onde gravitazionali e fondersi. Finora hanno verificato solo la fusione di oggetti molto più piccoli. Trovarne uno più grande che si allontana incoraggerebbe gli scienziati a cercare onde gravitazionali dalla fusione di buchi neri supermassicci.
Segnali indiretti
Gli scienziati ritengono che ciò potrebbe essere accaduto nel centro di Abell 2261 da due segni indiretti. In primo luogo, i dati delle osservazioni ottiche di Hubble e del telescopio Subaru rivelano un nucleo galattico, la regione centrale in cui il numero di stelle nella galassia ha un valore massimo, molto più grande del previsto, per una galassia delle sue dimensioni. Il secondo segno è che la concentrazione più densa di stelle nella galassia è a più di 2,000 anni luce dal centro, sorprendentemente distante.
Durante una fusione, il buco nero supermassiccio in ciascuna galassia sprofonda verso il centro della galassia appena fusa. Se sono tenuti insieme dalla gravità e la loro orbita inizia a ridursi, ci si aspetta che i buchi neri interagiscano con le stelle circostanti e le espellano dal centro della galassia. Questo spiegherebbe il grande nucleo di Abell 2261.
La concentrazione fuori centro delle stelle potrebbe anche essere stata causata da un evento violento come la fusione di due buchi neri supermassicci e il successivo rinculo di un unico buco nero più grande.
Nessuna traccia nelle stelle
Sebbene ci siano indicazioni che si sia verificata una fusione di un buco nero, né i dati di Chandra né quelli di Hubble hanno mostrato prove del buco nero stesso. I ricercatori avevano precedentemente utilizzato Hubble per cercare un gruppo di stelle che avrebbero potuto essere spazzate via da un buco nero sfuggente. Hanno studiato tre ammassi vicino al centro della galassia e hanno esaminato se i movimenti delle stelle in questi ammassi sono sufficientemente alti da suggerire che contenessero un buco nero di 10 miliardi di massa solare. Non è stata trovata alcuna prova chiara per un buco nero in due dei gruppi e le stelle nell'altro erano troppo deboli per produrre conclusioni utili.
Hanno anche studiato in precedenza le osservazioni di Abell 2261 con Karl G. Jansky Very Large Array della NSF. L'emissione radio rilevata vicino al centro della galassia ha suggerito che l'attività di un buco nero supermassiccio si fosse verificata lì 50 milioni di anni fa, ma ciò non indica che il centro della galassia attualmente contenga un tale buco nero.
Si sono quindi diretti a Chandra per cercare materiale che si era surriscaldato e ha prodotto raggi X mentre cadeva nel buco nero. Sebbene i dati abbiano rivelato che il gas caldo più denso non era al centro della galassia, non è stato mostrato né al centro dell'ammasso né in nessuno degli ammassi stellari. Gli autori hanno concluso che o non c'è nessun buco nero in nessuna di queste posizioni, o che sta attirando il materiale troppo lentamente per produrre un segnale radiografico rilevabile.
Il mistero della posizione di questo gigantesco buco nero continua. Sebbene la ricerca non abbia avuto successo, gli astronomi sperano che il telescopio spaziale James Webb possa rivelarne la presenza. Se Webb non riesce a trovarlo, la spiegazione migliore è che il buco nero si è spostato abbastanza lontano dal centro della galassia.
