Nel profondo del cuore della Via Lattea risiede un buco nero. Tuttavia, non è questo l'oggetto misterioso che gli scienziati Fabio Antonini, del Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, e David Merritt, del Rochester Institute of Technology, si sono sforzati di spiegare. L'oggetto della loro attenzione sono le orbite delle giovani stelle massicce che lo frequentano. Si chiamano 'S-stelle'.
No. Non è una balbuzie. Le S-Star sono un fenomeno legittimo che consente ai ricercatori di esaminare ancora più da vicino l'attività dei buchi neri. La loro stessa presenza fa sì che gli astronomi mettano in dubbio ciò che sanno. Ad esempio, come è possibile che queste giovani stelle massicce orbitino così vicino a una regione in cui sarebbe altamente improbabile che si formino lì? La pura forza della forte gravità vicino a un buco nero significa che queste stelle dovevano essere state una volta più lontane dalla loro posizione osservata. Tuttavia, quando i teorici hanno creato modelli per rappresentare come le stelle S potrebbero aver viaggiato verso le loro attuali posizioni orbitali, i numeri semplicemente non corrispondevano. Come potrebbero le loro orbite essere così radicalmente rimosse dalle previsioni?
Oggi, il Dr. Antonini ha offerto la sua migliore spiegazione di questo enigma all'incontro annuale della Canadian Astronomical Society (CASCA). In 'The Origin of the S-star Cluster at the Galactic Center', ha fornito una teoria unificata per l'origine e la dinamica delle stelle S. Non è stato un compito facile, ma Antonini è stato in grado di produrre una teoria molto valida di come queste stelle siano state in grado di avvicinarsi a un buco nero supermassiccio in sole decine di milioni di anni dalla loro formazione.
'Esistono teorie su come sia avvenuta la migrazione da distanze maggiori, ma fino ad ora non sono state in grado di spiegare in modo convincente perché le stelle S orbitano attorno al centro galattico in quel modo', ha detto Antonini. 'Come stelle della sequenza principale, le stelle S non possono essere più vecchie di circa 100 milioni di anni, tuttavia la loro distribuzione orbitale sembra essere 'rilassata', contrariamente alle previsioni dei modelli per la loro origine'.
Visualizzazione tridimensionale delle orbite stellari nel centro galattico basata sui dati ottenuti dai telescopi W. M. Keck tra il 1995 e il 2012. Le stelle con le orbite meglio determinate sono mostrate con ellissi complete e scie dietro ogni stella in un arco di ~15-20 anni. Queste stelle sono codificate a colori per rappresentare il loro tipo spettrale: le stelle di tipo precoce (giovani) sono mostrate in verde acqua, le stelle di tipo tardivo (vecchie) sono mostrate in arancione e quelle con tipo spettrale sconosciuto sono mostrate in magenta. Le stelle senza ellissi provengono da un campione statistico e seguono le distribuzioni radiali osservate per le stelle di tipo precoce (bianco) o tardivo (giallo/arancione). Queste stelle sono incorporate in una rappresentazione modello della Via Lattea interna fornita da NCSA/AVL per fornire un contesto per la visualizzazione.
Secondo il modello di Antonini e Merritt, le stelle S iniziavano molto più lontano dal centro galattico. Normale? Sì. Modalità normale. Quindi queste stelle orbitanti apparentemente normali hanno incontrato la gravità del buco nero e hanno iniziato la loro spirale verso l'interno. Durante l'inesorabile viaggio, hanno poi incontrato la gravità di altre stelle nelle vicinanze che hanno poi cambiato il modello orbitale delle stelle S. È un'intuizione semplice e che verifica come il centro galattico si evolve dall'influenza congiunta degli effetti relativistici di buchi neri supermassicci e del lavoro manuale delle interazioni gravitazionali.
'La modellizzazione teorica delle orbite delle stelle S è un mezzo per vincolarne l'origine, per sondare i meccanismi dinamici della regione vicino al centro galattico e', afferma Merritt, 'indirettamente per conoscere la densità e il numero di oggetti invisibili in questa regione. '
Sebbene la presenza di buchi neri supermassicci al centro di quasi tutte le galassie massicce non sia un concetto nuovo, ulteriori ricerche su come prendono forma ed evolvono portano a una migliore comprensione di ciò che vediamo intorno a loro. Queste regioni sono profondamente connesse alla formazione stessa della galassia in cui esistono. Con il centro della nostra galassia – Sagittarius A – così vicino a casa, è diventato il laboratorio perfetto per osservare manifestazioni come le S-star. Tracciare le loro orbite per un lungo periodo di tempo ha convalidato la presenza di un buco nero supermassiccio e ha illuminato il nostro pensiero sulle molte peculiarità della nostra galassia.
Fonte della storia originale: comunicato stampa della Canadian Astronomical Society