Quali sono gli oggetti più pesanti nell'universo?

L'universo è un posto grande, davvero grande, ed è pieno di oggetti meravigliosamente pesanti. I più pesanti sono tutti buchi neri e stelle di neutroni. In effetti, pesano così tanto che è quasi impossibile avvolgere la testa attorno a numeri così lontani dalla bilancia. Ecco uno sguardo più da vicino a questi potenti misteri.

Buchi neri

Quando la materia è racchiusa in uno spazio infinitamente denso, l'attrazione gravitazionale può essere così potente che nulla sfugge, compresa la luce. È un buco nero. Gli scienziati non possono vederli, ma possono osservare il loro impatto gigantesco su oggetti e materia vicini. La loro conclusione? I buchi neri sono una delle cose più pesanti dell'universo.

Esistono molti tipi di buchi neri. I più comuni sono i buchi neri di massa stellare, che vantano una massa da 3 a 20 volte quella del nostro sole. È grande, ma i veri colpevoli sono i loro omologhi supermassicci. Questi colossi possono essere miliardi di volte più massicci del nostro sole.

Per la prospettiva, il sole pesa circa 333.000 volte la Terra (che a sua volta pesa circa 13 miliardi di miliardi di tonnellate). Guardando in un altro modo, circa 1, 3 milioni di terre potrebbero entrare nel sole.

Gli scienziati non comprendono appieno come si formano i buchi neri supermassicci, ma credono di abitare al centro di ogni galassia, compresa la nostra Via Lattea. Ecco alcuni dei supermassicci più massicci attualmente conosciuti.

1. Buco nero nella galassia NGC 4889. Questo goliath intergalattico senza nome è l'attuale campione dei pesi massimi. Situato nella costellazione del coma Berenices a circa 300 milioni di anni luce dalla Terra, ha una massa di 21 miliardi di volte superiore al nostro sole. In confronto, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia della Via Lattea - Sagittario A * - è solo da 3 a 4 milioni di volte più massiccio del sole.

La gigantesca galassia ellittica NGC 4889, raffigurata al centro, ospita il buco nero supermassiccio più pesante conosciuto. (Foto: NASA & ESA / Wikimedia Commons)

2. Buco nero nel quasar GU 287. Questo colosso supermassiccio si nasconde a circa 3, 5 miliardi di anni luce di distanza e pesa 18 miliardi di soli. Fa parte di un quasar, un oggetto simile a una stella altamente luminoso costituito da un buco nero supermassiccio circondato da un disco di accrescimento di materia a spirale e gas. Quando questo materiale viene aspirato nel buco nero, si riscalda, provocando getti luminosi di radiazione.

Ciò che rende così interessante la GU 287 sono le sue insolite esplosioni di luce, che si verificano all'incirca ogni 12 anni. Il più recente si è verificato nel dicembre 2015. I ricercatori ora credono che il buco nero supermassiccio del quasar sia in realtà parte di un sistema binario con un secondo buco nero supermassiccio più piccolo in orbita. Ogni 12 anni il partner più piccolo (che si stima abbia una massa pari a 100 milioni di soli) si avvicina abbastanza da esplodere attraverso il disco di accrescimento del buco nero più grande e innescare il bagliore di luce.

3. Buco nero nella galassia NGC 1277. Circa 250 milioni di anni luce di distanza nella costellazione di Perseo dimora un altro mostro celeste stimato 17 milioni di volte più massiccio del nostro sole. Stranamente, questo buco nero supermassiccio rappresenta circa il 14 percento della massa della sua galassia - un rapporto di gran lunga superiore a quello visto nelle galassie più tipiche. I ricercatori ritengono che NGC 1277 possa rappresentare un nuovo tipo di sistema galassico buco nero.

Senza dubbio verranno scoperti anche buchi neri supermassicci. Un'area matura per l'esplorazione è all'interno degli ammassi di galassie più grandi e radiosi dell'universo. Gli scienziati hanno già scoperto diversi in queste aree con masse pari a 10 miliardi di soli.

Stelle di neutroni

Le stelle che sono significativamente più massicce del nostro sole (di dimensioni medie) finiscono la loro vita in un'esplosione di supernova. A seconda di quanto sono grandi, accade una delle due cose. Le più grandi di queste stelle implodono per la loro tremenda forza gravitazionale e diventano buchi neri di massa stellare. Le stelle più piccole che non sono abbastanza massicce da collassare in buchi neri finiscono per comprimersi in stelle di neutroni ridicolmente dense.

Sezione trasversale di una stella di neutroni, uno degli oggetti più pesanti dell'universo. (Foto: NASA / Wikimedia Commons)

Questi resti di supernova ultracompatti misurano solo da 6 a 12 miglia di diametro (circa le dimensioni di una piccola città) ma hanno la massa di 1, 5 soli. Ciò li rende uno degli oggetti più pesanti dell'universo. Come osserva Andrew Melatos, professore alla School of Physics dell'Università di Melbourne, "un cucchiaino di stella di neutroni peserebbe circa un miliardo di tonnellate". Ciò equivale al peso di 3000 Empire State Buildings.

Ecco il più pesante dei pesanti:

1. PSR J1614-2230. Situata a 3000 anni luce di distanza, questa stella di neutroni dalle dimensioni enormi ha una massa di due soli racchiusi in uno spazio delle dimensioni del centro di Londra. Il PSR J1614-2230 è una pulsar, una stella di neutroni a rotazione rapida che emette raggi di radiazione elettromagnetica che si diffondono nel cielo come un faro. Questo gira circa 317 volte al secondo. Si ritiene che molte stelle di neutroni inizino come pulsar ma alla fine rallentino e smettano di emettere onde radio. Il PSR J164-2230 ha un compagno in orbita, una stella nana bianca formata dopo il crollo di una stella a bassa massa inferiore a 10 volte la massa del nostro sole.

2. PSR J0348 + 0432. Solo 12 miglia di diametro, questa stella di neutroni simile è anche una pulsar con la massa di due soli e ha un compagno nano bianco in orbita.

Gli scienziati hanno recentemente addestrato i loro occhi su una collisione di due stelle di neutroni situate a 130 milioni di anni luce di distanza nella galassia NGC 4993. Lo smash-up, soprannominato un kilonova, è stato osservato nell'agosto 2017 e potrebbe aver provocato una stella di neutroni iper-massiccia (forse il più grande mai osservato) o un buco nero.

Ulteriori informazioni sulla collisione in questo video.

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