Gli agnar buchi neri di massa intermedia sono una specie di anello mancante della fisica spaziale, e per anni gli astronomi non sono riusciti a trovarne traccia. Adesso un gruppo di scienziati dell’Università di Yangtze, in Cina, ha messo a punto un metodo che potrebbe finalmente stanarli. E i primi risultati ci sono già: due candidati che combaciano proprio con quella fascia di massa rimasta a lungo un buco nelle conoscenze.
Facciamo un passo indietro. Oggi gli astrofisici hanno parecchie informazioni sui buchi neri, e qualcuno è perfino stato fotografato. Però le prove abbondanti riguardano solo due tipi. Da una parte ci sono i buchi neri supermassicci, mostri colossali con masse comprese tra 100.000 e 10 miliardi di volte quella del Sole. Dall’altra i buchi neri stellari, che nascono dal collasso di una stella quando finisce il carburante e pesano dalle 3 alle 100 masse solari. Tra questi due estremi, però, c’è un grande vuoto. Esistono davvero i buchi neri con una massa compresa tra 100 e 100.000 soli? In teoria sì, ma fino a oggi nessuno ne aveva trovato le prove.
Buchi neri di massa intermedia: come funziona il metodo delle microlenti gravitazionali
Il trucco messo a punto dai ricercatori parte dalle raffiche radio veloci, in inglese chiamate fast radio burst. Si tratta di brevissimi lampi di onde radio che arrivano da molto lontano, ben oltre la Via Lattea. Sulla loro origine non c’è ancora accordo, ma se ne registrano tantissime, addirittura parecchie nell’arco di una sola giornata.
L’idea è cercare quelle raffiche che lungo il loro viaggio sono state deformate da una microlente gravitazionale. Il fenomeno si verifica quando un oggetto molto massiccio si frappone tra la sorgente di luce e la Terra: la sua gravità curva lo spaziotempo e con esso la traiettoria delle onde, generando immagini multiple o amplificate. Studiando questi effetti si riesce a calcolare la massa dell’oggetto che ha fatto da lente. Per la raccolta dei dati gli scienziati si sono appoggiati al CHIME, un radiotelescopio canadese nato per mappare l’idrogeno nell’universo osservabile. Grazie al suo ampio campo visivo e alla grande superficie di raccolta, si è rivelato perfetto anche per intercettare le raffiche radio veloci, che sfreccono in un attimo ma non gli sfuggono.
Due candidati e una sorpresa sulla materia oscura
Setacciando il catalogo del CHIME alla ricerca di raffiche distorte, il team ne ha individuate due con caratteristiche compatibili con un buco nero intermedio. Il primo avrebbe una massa tra 539 e 609 soli, il secondo tra 1.544 e 2.571 masse solari. Numeri che cadono in pieno in quella fascia rimasta finora orfana di osservazioni.
C’è però un dettaglio curioso: attorno a questi due oggetti non si vedono galassie né ammassi galattici. Quando un buco nero si forma con i processi di collasso ben noti alla fisica, di solito se ne sta al centro di una galassia. Quando invece è isolato, come in questo caso, la spiegazione più probabile è che si tratti di un buco nero primordiale, cioè nato nelle primissime fasi del Big Bang, prima ancora che esistessero stelle capaci di collassare.
E qui arriva la parte più ghiotta. Una delle ipotesi sulla materia oscura, quella sostanza misteriosa che costituisce gran parte dell’Universo, è che sia composta in parte proprio da buchi neri primordiali. Il problema è che la loro esistenza non era mai stata dimostrata. Con questo studio si potrebbero prendere due piccioni con una fava: confermare che esistono i buchi neri di massa intermedia e allo stesso tempo i buchi neri primordiali, dando una mano a sciogliere l’enigma della materia oscura. Una coincidenza cosmica che merita di essere seguita da vicino.