Molti buchi neri finora scoperti non vivono solitari, ma in "coppia". Questi sistemi binari solitamente comprendono un buco nero e un oggetto secondario, come, per esempio, una normale stella, una stella di neutroni molto più densa o un altro buco nero, che si muovono a spirale l'uno attorno all'altro, attratti dalla gravità del buco nero principale.
Ora una sorprendente scoperta sta ampliando il quadro della possibilità di oggetti che ruotano attorno ai buchi neri, non tanto dal punto di vista del tipo di oggetto, ma dal numero di oggetti orbitanti. In uno studio pubblicato su Nature, i fisici del MIT e del Caltech riferiscono di aver osservato per la prima volta un buco nero triplo.. IL GRUPPO DI TRE. Il nuovo sistema contiene un buco nero centrale, una piccola stella che sta spiraleggiando molto vicino al buco nero (gli ruota infatti una volta ogni 6,5 giorni) e una seconda stella che ruota anch'essa attorno al buco nero, sebbene a una distanza molto maggiore. I fisici stimano che questa compagna lontana orbiti attorno al buco nero ogni 70.000 anni. Oltre alla stranezza del "gruppo a tre", è anche strano il fatto che il buco nero abbia una presa gravitazionale su un oggetto così lontano, tant'è che sta sollevando interrogativi sulle origini del buco nero stesso.
Oggi la maggior parte degli astronomi sostiene che i buchi neri di piccola massa, come quello in questione, si formino dalla violenta esplosione di una stella morente, un processo noto come "supernova", tramite il quale una stella rilascia un'enorme quantità di energia in un'esplosione finale prima di collassare in un buco nero invisibile.
L'energia che viene emessa sarebbe in grado di allontanare qualsiasi oggetto collegato gravitazionalmente alla stella che, prima dell'esplosione, si trovi molto lontano da essa e ciò dice perché la terza non dovrebbe essere lì dove si trova adesso.. La delicatezza del buco nero. Questa "strana" situazione ha fatto ipotizzare che il buco nero si sia formato attraverso un processo "più delicato" rispetto ad un'esplosione da supernova così come la si conosce oggi, attraverso cioè una strada meno drammatica, così delicata che difficilmente disturberebbe un oggetto lontano e debolmente legato dalla gravità.
«Pensiamo che la maggior parte dei buchi neri si formi da violente esplosioni di stelle, ma questa scoperta aiuta a mettere in discussione questa teoria», afferma l'autore dello studio Kevin Burdge, Pappalardo Fellow presso il Dipartimento di Fisica del MIT. «Deve esistere un modo di esplodere delle stelle che non è quello che ipotizziamo da sempre, altrimenti non si spiegha quanto scoperto».
Questo sistema è super entusiasmante per l'evoluzione dei buchi neri e solleva anche la questione se ci siano più triple là fuori. Rimane dunque, il mistero su come possa avvenire un'esplosione più delicata, mistero che sarà ovviamente oggetto di prossime ricerche, alla quale comunque Burdge ha cercato di dare una prima risposta.. Una scoperta casuale. Prima di vedere l'ipotesi del ricercatore va detto che la scoperta del triplo buco nero è avvenuta quasi per caso. I fisici l'hanno trovato mentre lavoravano su "Aladin Lite", un archivio di osservazioni astronomiche provenienti da telescopi di tutto il mondo. Gli astronomi possono usare lo strumento online per cercare immagini della stessa parte del cielo, scattate da diversi telescopi sintonizzati su diverse lunghezze d'onda di energia e luce. Il team stava cercando nella Via Lattea segnali di nuovi buchi neri.
Per curiosità, Burdge ha esaminato un'immagine di V404 Cygni, un buco nero a circa 8.000 anni luce dalla Terra, uno dei primissimi oggetti ad essere mai stato confermato come buco nero, nel 1992. Da allora, V404 Cygni è diventato uno dei buchi neri più studiati ed è stato documentato in oltre 1.300 articoli scientifici. Tuttavia, nessuno di quegli studi ha riportato ciò che Burdge e i suoi colleghi hanno osservato.. QUELLO CHE NESSUNO AVEVA VISTO. Mentre studiava le immagini ottiche di V404 Cygni, Burdge vide quello che sembravano due macchie di luce, sorprendentemente vicine l'una all'altra. La prima macchia era ciò che altri avevano determinato essere il buco nero e una stella in orbita ravvicinata. La stella è così vicina che sta riversando parte del suo materiale sul buco nero, emettendo la luce che Burdge poteva vedere. La seconda macchia di luce, tuttavia, era qualcosa che gli scienziati non avevano studiato da vicino, fino ad ora.
Quella seconda luce proveniva molto probabilmente da una stella molto lontana. «Il fatto che possiamo vedere due stelle separate a tale distanza significa che le stelle devono essere davvero molto distanti», afferma Burdge, il quale ha calcolato che la stella esterna è a 3.500 unità astronomiche (UA) di distanza dal buco nero (1 UA è la distanza tra la Terra e il Sole). In altre parole, la stella esterna è 3.500 volte più lontana dal buco nero di quanto lo sia la Terra dal Sole. Ciò equivale anche a 100 volte la distanza tra Plutone e il Sole.
A quel punto gli astronomi si sono chiesti se la stella esterna fosse collegata al buco nero e alla sua stella interna. Per rispondere a questa domanda, i ricercatori si sono rivolti a Gaia, un satellite che dal 2014 ha tracciato con precisione i movimenti di un gran numero di stelle della nostra galassia e così facendo ha scoperto che le stelle si muovevano esattamente in tandem, rispetto ad altre stelle vicine. «Quasi certamente non è una coincidenza», dice Burdge. «Quindi questo deve essere un sistema triplo».. L'ipotesi di Burdge. Come avrebbe potuto formarsi il sistema? Se il buco nero fosse nato da una tipica supernova, la violenta esplosione avrebbe allontanato la stella esterna molto tempo fa. Per spiegare quel che è avvenuto Burdge si rifà ad un esempio: «Immagina di tirare un aquilone e, invece di una corda resistente, di tirarlo con una ragnatela. Se tirassi troppo forte, la ragnatela si spezzerebbe e perderesti l'aquilone. La gravità è come questa corda appena legata che è davvero debole e se fai qualcosa di drammatico alla binaria interna, perderai la stella esterna».
In altre parole Burdge vuol dire che l'esplosione della stella trasformatasi in buco nero non è stata così violenta da alterare le condizioni della stella più interna che in tal modo ha tenuto a braccetto (gravitazionale) la stella più lontana. Per testare questa idea, Burdge ha effettuato delle simulazioni per vedere come un sistema triplo del genere avrebbe potuto evolversi e conservare la stella esterna.. SIMULAZIONE DI UN SISTEMA A TRE. All'inizio di ogni prova, lo studioso ha introdotto tre stelle (la terza era il buco nero, prima che diventasse un buco nero). Ha poi eseguito decine di migliaia di simulazioni, ciascuna con uno scenario leggermente diverso su come la terza stella avrebbe potuto diventare un buco nero e influenzare i movimenti delle altre due stelle.
Per esempio, ha simulato una supernova, variando la quantità e la direzione dell'energia che emetteva. Ha anche simulato scenari di collasso diretto, in cui la terza stella semplicemente crollava su se stessa per formare un buco nero, senza emettere energia. «Ebbene la stragrande maggioranza delle simulazioni ha dimostrato che il modo più semplice per far funzionare questa triplice equazione è attraverso il collasso diretto», afferma Burdge.
Oltre a fornire indizi sulle origini del buco nero, la stella esterna ha anche rivelato l'età del sistema. I fisici hanno osservato che la stella esterna è in procinto di diventare una gigante rossa, una fase che si verifica alla fine della vita di una stella. Sulla base di questa transizione stellare, il team ha determinato che la stella esterna ha circa 4 miliardi di anni. Dato che le stelle vicine nascono più o meno nello stesso periodo, il team conclude che la "tripletta" ha 4 miliardi di anni..
