Utilizzando il radiotelescopio MeerKAT, gli astronomi hanno trovato un oggetto molto piccolo e molto denso, bloccato in una danza orbitale con una pulsar millisecondo. Quest'ultima, denominata Ngc 1851E, è situata a circa 40.000 anni luce di distanza in un denso gruppo di stelle, o ammasso globulare, che sfiora i confini esterni della nostra galassia, designato come Ngc 1851.

Grazie ai ticchettii simili a un orologio della pulsar millisecondo. il team ha dimostrato che l'oggetto massiccio si trova nel cosiddetto gap di massa del buco nero.

Potrebbe trattarsi della prima scoperta di un sistema binario radio pulsar - buco nero, un accoppiamento stellare che potrebbe consentire nuovi test della relatività generale di Einstein e aprire le porte allo studio dei buchi neri.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Science.

 

Nel gap di massa del buco nero

Le pulsar sono stelle di neutroni,  ossia i resti compatti (di ordine non superiore alla trentina di chilometri) ed estremamente densi risultati dal collasso gravitazionale del nucleo di una stella massiccia. Quando le stelle di neutroni acquisiscono troppa massa, per esempio scontrandosi con un’altra stella, collassano. Ciò che diventano dopo il collasso è oggetto di molte speculazioni ma si ritiene che potrebbero diventare buchi neri.

Gli astronomi ritengono che la massa totale necessaria affinché una stella di neutroni collassi sia 2,2 volte la massa del Sole. La teoria, supportata da prove osservative, indica che i buchi neri più leggeri creati da queste stelle sono molto più grandi, circa cinque volte più massicci del Sole, dando origine a quello che è noto come “gap di massa del buco nero”. 

La natura degli oggetti compatti in questo range è sconosciuta e lo studio dettagliato si è finora rivelato impegnativo ma questa nuova scoperta potrebbe aiutare finalmente a saperne di più.

La scoperta

La scoperta dell'oggetto è stata fatta osservando un grande ammasso di stelle noto come NGC 1851 situato nella costellazione meridionale della Colomba, utilizzando il telescopio MeerKAT.

L'ammasso globulare NGC 1851 è un denso insieme di vecchie stelle molto più fitte rispetto alle stelle del resto della Via Lattea. È così affollato che le stelle possono interagire tra loro, sconvolgendo le orbite e nei casi più estremi scontrandosi. Gli astronomi, parte della collaborazione internazionale Transients and Pulsars with MeerKAT (TRAPUM), ritengono che sia stata proprio una collisione tra due stelle di neutroni a creare l'oggetto massiccio che ora orbita attorno alla radio pulsar.

Il team è stato in grado di rilevare deboli impulsi provenienti da una delle stelle, identificandola come una radio pulsar, un tipo di stella di neutroni che ruota rapidamente e irradia raggi di luce nella gamma radio, come un faro cosmico.

La pulsar gira più di 170 volte al secondo e ogni rotazione produce un impulso ritmico, come il ticchettio di un orologio. Il ticchettio di questi impulsi è incredibilmente regolare e osservando come cambiano i tempi, una tecnica chiamata pulsar timing, sono stati in grado di effettuare misurazioni estremamente precise del suo movimento orbitale. La tempistica regolare ha permesso anche una misurazione molto precisa della posizione del sistema, dimostrando che l’oggetto in orbita con la pulsar non era una stella normale ma un residuo estremamente denso di una stella collassata. Le osservazioni hanno anche permesso di calcolare la massa della compagna misteriosa che, come abbiamo detto, cade nel gap di massa del buco nero, quasi certamente compresa tra 2,1 e 2,7 masse solari.

 Per ora, però non è possibile confermare con certezza se l'oggetto scoperto è la stella di neutroni più massiccia conosciuta, il buco nero più leggero conosciuto o addirittura qualche nuova variante stellare esotica.

Arunima Dutta, del Max Planck Institute for Radio Astronomy, ha detto: "Non abbiamo ancora finito con questo sistema".
“Scoprire la vera natura della compagna rappresenterà un punto di svolta nella nostra comprensione delle stelle di neutroni, dei buchi neri e di qualsiasi altra cosa possa nascondersi nel gap di massa del buco nero”.