Determinati i dettagli di uno dei più massicci buchi neri della galassia

Più di tre decenni fa Stephen Hawking propose una scommessa che alla fine perse, contro l’esistenza di un buco nero in Cygnus X-1, una sorgente di raggi X. Il grande scienziato, vero conoscitore della materia, dovette rassegnarsi all’idea che la compagna di viaggio di Cygnus x-1 era proprio un buco nero, così dovette pagare un abbonamento a Penthouse al suo amico astrofisico Kip Thorne, professore di fisica teorica al California Institute of Technology. Oggi, giungono nuovi dettagli sulla nascita del famoso buco nero che ha avuto luogo milioni di anni fa, grazie ad un team di scienziati che hanno utilizzato i dati del Chandra x-ray Observatory della NASA, nonchè misure radio, ottiche e a raggi X. Questi nuovi risultati forniscono valori molto precisi sulla sua massa, la sua rotazione e sulla sua distanza dalla Terra. Con questi puzzle mancanti quindi, la sua storia è stata ricostruita. “Queste nuove informazioni ci danno forti indizi su come il buco nero è nato, quanto pesa e quanto velocemente gira. Questo è interessante perché non si sa molto circa la nascita dei buchi neri“, ha detto l’autore Mark Reid dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a Cambridge. Reid ha portato uno dei tre documenti – tutti apparsi nel numero 10 Novembre della rivista  The Astrophysical Journal – che descrivono questi nuovi risultati. Cygnus X-1 è un cosiddetto buco nero di massa stellare, una classe di buchi neri che proviene dal collasso di una stella massiccia. Esso orbita in stretta collaborazione con una massiccia compagna blu. Con l’utilizzo dei dati gli scienziati sono riusciti a determinare la rotazione di Cygnus X-1 con una precisione senza precedenti. Il suo orizzonte degli eventi, ossia il punto di non ritorno della caduta di materiale verso un buco nero, sta ruotando a più di 800 volte al secondo. Uno studio indipendente che ha confrontato la storia evolutiva della stella compagna con modelli teorici, indicano che il buco nero è nato circa 6 milioni di anni fa. In questo lasso di tempo relativamente breve (in termini astronomici), il buco nero non poteva essere tirato sufficiente dai gas per far decollare la sua rotazione altissima. L’implicazione è che Cygnus X-1 giri molto rapidamente sin dalla sua nascita. Utilizzando le osservazioni ottiche della stella compagna e il suo moto attorno al suo compagno invisibile, il team ha la determinazione più precisa di sempre della massa di Cygnus X-1, che è pari a 14,8 volte la massa del Sole. “Ora sappiamo che Cygnus X-1 è uno dei più massicci buchi neri stellari nella Galassia, e la sua rotazione è la più veloce che si sia mai vista per un buco nero“, ha detto Orosz.

Il team ha anche annunciato la stima più accurata della distanza dell’oggetto grazie ai dati radio dell’Osservatorio Very Long Baseline Array (VLBA). La nuova distanza è di circa 6.070 anni luce dalla Terra. Questa distanza precisa è stato un ingrediente fondamentale per ottenere informazioni precise circa la massa e per determinarne l’esatta rotazione. Le osservazioni radio hanno anche misurato il movimento di Cygnus X-1 attraverso lo spazio, e questo è stato combinato con la sua velocità misurata, per ottenere la posizione del buco nero. Questo lavoro ha dimostrato che Cygnus X-1 si sta muovendo molto lentamente rispetto alla Via Lattea, il che implica che non ha ricevuto un grande “calcio” alla nascita. Questo supporta una congettura formulata in precedenza che Cygnus X-1 non è nato in una supernova, ma che invece possa esser nato dal collasso di una stella oscura progenitrice senza un’esplosione. La progenitrice è stata probabilmente una stella estremamente massiccia, che inizialmente aveva una massa superiore a circa 100 volte il nostro Sole, prima di perderla in un vento vigoroso stellare. “Per quarant’anni, Cygnus X-1 è stato l’esempio iconico di un buco nero. Tuttavia, nonostante la concessione di Hawking, non siamo mai stati del tutto convinti che l’oggetto contenesse realmente un buco nero. Fino ad ora“, ha detto Thorne. “I dati e i modelli descritti in questi tre documenti, finalmente forniscono una descrizione del tutto definitiva di questo sistema binario“, conclude lo scienziato.