Risolto il mistero di G2

Un gruppo di ricercatori della UCLA hanno usato i telescopi del W.M. Keck Observatory alle Hawaii e la tecnologia delle ottiche adattive per scoprire che G2 fa parte di un sistema stellare binario avvolto da gas e polvere. CreditI: Ethan Tweedie

G2 è uno degli oggetti più studiati della Via Lattea ma da sempre è stato avvolto da un alone di mistero che ha affascinato gli astronomi di tutto il mondo. Negli ultimi anni l’arcano è ruotato su due interrogativi: è una stella o una nube di gas? Verrà distrutta dal buco nero della nostra galassia? Intravista dagli astronomi nel 2002 ma studiata per la prima volta solo dal 2011 da Stefan Gillessen (un astronomo del Max-Planck-Institut per la fisica extraterreste), si è sempre pensato che fosse una fredda e grande nube di polvere e gas (idrogeno) in veloce e drammatico avvicinamento verso il buco nero della Via Lattea, Sagittarius A* . Da tempo, però, gli astronomi dubitavano su questa teoria, pensando, invece, che al centro di questa nube ci fosse una grande stella. Ma come si è formata? Da dove viene? Il mistero è stato risolto da un gruppo di ricercatori dell’UCLA che hanno usato i grandi telescopi del W.M. Keck Observatory alle Hawaii. Gli ultimi dati sono stati raccolti durante il massimo avvicinamento di G2 al buco nero supermassiccio, avvenuto questa estate (l’oggetto segue un’orbita ellittica di 300 anni, decisamente eccentrica) e che ha deluso amatori ed esperti che speravano di assistere a uno spettacolo pirotecnico nei pressi di Sgr A*. Qualche mese fa Andrea Ghez, ricercatrice a capo del team, aveva detto: «Se è una nube di polvere, non si vedrà nulla; se è una stella, allora sì». E’ stato proprio così: le ottiche adattive dei telescopi Keck non sono passate attraverso la nube ma si sono “scontrate” con una stella.

Dopo diverse notti passate col naso all’insù ad osservare in direzione di Sgr A* (che ha una massa stimata di 4 milioni di volte il Sole), i ricercatori hanno potuto adesso affermare che G2 non era il destinato pasto per il nostro buco nero, bensì un oggetto che gli orbita attorno. Nel paper “Detection of galactic center source G2 at 3.8 μm during periapse passage”, pubblicato sul numero di novembre della rivista Astrophysical Journal Letters, Ghez, la quale ha studiato migliaia di stelle S attorno a Sgr A*, ha ipotizzato che G2 fosse in passato un sistema stellare binario e che, a causa della potente forza di gravità del buco nero, si sia fuso “di recente” in una sola grande stella. In precedenti studi Ghez e il suo team avevano già osservato che nella nostra galassia le stelle massicce provengono principalmente da sistemi binari e che, cadendo nel centro galattico, vengono poi divise o si fondono in un’unica grande stella. «E’ ciò che rende questo scenario così attraente. Senza il buco nero, il sistema stellare binario sarebbe sopravvissuto sotto forma di due stelle», ha detto a Media INAF la ricercatrice statunitense. Durante il massimo avvicinamento, la stella G2 ha subito solo un’abrasione allo stato esterno. Il fenomeno è stato visibile proprio perché si tratta di una stella e non di una semplice nube di gas e polvere, che sarebbe stata, altrimenti, letteralmente “ingoiata” dal buco nero.

Crediti: M. Schartmann e L. Calcada/ European Southern Observatory e Max-Planck-Institut fur Extraterrestrische Physik

«Stiamo osservando un fenomeno attorno a un buco nero che non può essere visto altrove nell’Universo», ha aggiunto la Ghez. «Cominciamo solo adesso a capire la fisica dei buchi neri in un modo che non era stato possibile in passato».  Ha spiegato: «Il fulcro dell’osservazione è che G2 è sopravvissuta al massimo avvicinamento con il buco nero. Sono due i modi con cui è stato rilevato l’oggetto: prendendo in considerazione il gas, che sembra essere riscaldato esternamente dalle stelle vicine, e poi la polvere, che sembra, invece, essere riscaldata internamente, cioè da una stella centrale che fornisce il calore tramite le sue radiazioni». «La luminosità della stella – continua la ricercatrice – indicherebbe che si tratti di un oggetto 2 volte la massa del Sole, ma, per altre caratteristiche, in realtà sembra essere molto più grande di una tipica stella confermando di essere frutto della fusione tra due stelle di un sistema binario».

Quando due stelle vicino al buco nero si fondono in una sola, la stella si espande per più di 1 milione di anni prima di assestarsi, ha spiegato Ghez: «Questo può accadere più spesso di quanto pensiamo. Le stelle al centro della galassia sono enormi e perlopiù sistemi binari ed è possibile che molte delle stelle che abbiamo osservato negli ultimi anni siano il prodotto finale di fusioni». G2, ancora nella sua fase intermedia di fusione, è stato un oggetto che ha a lungo affascinato gli scienziati. «Il suo approccio al buco nero super massiccio di questa estate è stato uno degli eventi più seguiti in astronomia nella mia carriera», ha sottolineato Ghez, secondo la quale G2 sta attraversando quella che lei ed altri esperti chiamano fase della “spaghettificazione” (quando grandi oggetti passano vicino al buco nero si allungano come se fossero plastici ed elastici).

Per studiare l’oggetto i ricercatori hanno utilizzato il Laser guide star adaptive optics system (LGSAO) e la Near-infrared camera (NIRC2) utilizzando due bande del vicino infrarosso. I prossimi passi per Ghez e il suo team saranno orientati a «capire la frequenza con cui questi fenomeni si verificano e capire cosa comporta nella crescita del buco nero».

Per saperne di più:

Leggi lo studio: “Detection of galactic center source G2 at 3.8 μm during periapse passage”, di G. Witzel, A. M. Ghez et al.

Fonte: Media INAF | Scritto da Eleonora Ferroni