Gli astronomi della collaborazione GRAVITY+ hanno annunciato la scoperta di una stella, denominata S301, la cui orbita risulta essere profondamente sensibile alla rotazione, o spin, del buco nero supermassiccio situato al centro della Via Lattea, noto come Sagittarius A*. Questa rivelazione non solo rappresenta un traguardo tecnico ed osservativo senza precedenti, ma potrebbe consentire ai ricercatori di analizzare da vicino e per la prima volta le dinamiche rotazionali dei buchi neri supermassicci. Sebbene siano necessarie ulteriori indagini per valutare appieno il potenziale astronomico di questa stella come sonda gravitazionale, le prospettive future per l’astrofisica relativistica si delineano come immense.
La notizia di questa straordinaria osservazione astrofisica è stata pubblicata propri oggi pomeriggio sulle pagine della prestigiosa rivista scientifica Nature.
I segreti dei Buchi Neri e la sfida dello spin
Secondo i dettami della teoria della relatività generale, i buchi neri sono oggetti cosmici complessi ma descrivibili attraverso sole tre proprietà primarie in grado di variare da un corpo all’altro: la massa, la carica elettrica e lo spin, ovvero il momento angolare. Sebbene gli scienziati siano riusciti nel corso degli anni a ottenere stime indirette dello spin attraverso l’attenta osservazione degli spettri di riflessione dei raggi X, non è mai stato possibile misurare in maniera diretta la rotazione di un buco nero. Questa lacuna osservativa è dovuta alle insormontabili sfide tecnologiche associate alla raccolta di tali misurazioni e alla rapida diminuzione degli effetti dello spin sullo spaziotempo all’aumentare della distanza. Il campo gravitazionale di un buco nero rotante trascina letteralmente con sé lo spaziotempo circostante, ma per rilevare questa minuscola distorsione sono necessarie particelle di prova, come le stelle, che si spingano coraggiosamente a distanze minime dal baratro gravitazionale.
S301: una danza estrema a un passo dall’abisso
La scoperta rivoluzionaria del team GRAVITY+ si concentra esattamente su una di queste eccezionali particelle di prova. Attraverso le sofisticatissime misurazioni interferometriche effettuate dal Very Large Telescope Interferometer dell’European Southern Observatory, i ricercatori hanno tracciato con successo la traiettoria della debole stella di sequenza principale S301. I dati raccolti indicano che il moto tridimensionale di questo astro è fortemente influenzato dalla rotazione del buco nero. S301 possiede un’orbita incredibilmente stretta e rapida, impiegando appena 8,7 anni per completare una rivoluzione totale attorno a Sagittarius A*. Tale tempistica stabilisce un nuovo primato assoluto, trattandosi del periodo orbitale più breve mai registrato per un corpo stellare in orbita attorno al nucleo galattico. Nel suo punto di massimo avvicinamento, noto in astrofisica come pericentro, S301 transita a una distanza di soli 1,7 miliardi di chilometri dal mostro cosmico. A quella distanza estrema, la stella sfreccia a una velocità di picco impressionante pari a 25.000 chilometri al secondo, equivalente a circa l’otto percento della velocità della luce.
Una sensibilità gravitazionale senza precedenti
La caratteristica scientificamente più eccitante dell’orbita di S301 è proprio la sua ridottissima distanza al pericentro. Trovandosi dieci volte più vicina a Sagittarius A* rispetto alla successiva stella di prova più prossima, S301 risulta essere cento volte più sensibile al suo intenso campo gravitazionale e ai conseguenti effetti relativistici. Questa immensa sensibilità amplifica le deviazioni orbitali previste dalla relatività, rendendole potenzialmente rilevabili dagli strumenti umani. Sebbene le sole osservazioni attuali non consentano ancora di determinare matematicamente la misurazione diretta dello spin del buco nero, i dati acquisiti forniscono un percorso pratico e delineato per ottenere questo dato fondamentale nel corso delle ricerche future, inaugurando un capitolo del tutto nuovo per l’astronomia di precisione.
L’origine violenta della stella record
Oltre a fungere da preziosissima sonda per la fisica gravitazionale, S301 nasconde un’origine dinamica estremamente turbolenta. La sua altissima eccentricità orbitale suggerisce infatti che la stella non si sia formata pacificamente nella sua posizione attuale, ma sia l’esito finale di un drammatico evento cosmico. I ricercatori ritengono altamente probabile che S301 fosse originariamente il componente di un sistema stellare binario molto compatto. Avvicinandosi troppo al pozzo gravitazionale di Sagittarius A*, le brutali forze mareali del buco nero avrebbero smembrato il sistema binario attraverso un processo noto come meccanismo di Hills. In questo catastrofico scontro, S301 è rimasta intrappolata nell’orbita ultra-relativistica odierna, mentre la sua originaria stella compagna è stata con ogni probabilità scagliata via ad altissima velocità verso le regioni periferiche della galassia.
