Alla ricerca di buchi neri di massa intermedia nella nostra galassia
La ricerca esplora il ruolo degli IMBH vicino al Centro Galattico e il loro impatto sulle stelle.
― 4 leggere min
Indice
Nella nostra galassia, la parte centrale contiene un buco nero supermassiccio, circondato da un gruppo di stelle conosciute come le S-stelle. Queste stelle si muovono velocemente e non sono facilmente spiegabili dalle teorie esistenti su come si formano le stelle. Alcuni scienziati pensano che un buco nero di massa intermedia (IMBH) potrebbe nascondersi in quest'area, il che potrebbe aiutare a spiegare il comportamento strano delle S-stelle.
Che cos'è un IMBH?
I Buchi Neri di massa intermedia si pensa che abbiano masse che si collocano tra i piccoli buchi neri formati da stelle e i più grandi buchi neri supermassicci trovati nei centri delle galassie. Capire gli IMBH è importante per capire come i buchi neri supermassicci crescono nel tempo.
La Ricerca Attuale
Per saperne di più sugli IMBH e sulla loro possibile presenza nel Centro Galattico, abbiamo analizzato dati di una stella molto conosciuta chiamata S2. Questa stella orbita attorno al buco nero centrale e fornisce informazioni importanti sugli effetti gravitazionali presenti nell'area.
Abbiamo considerato due scenari diversi: uno in cui un IMBH orbita vicino alla stella S2 e un altro in cui è più lontano e non interagisce molto con S2. Abbiamo usato metodi avanzati per esplorare diverse possibilità riguardo la massa e l’orbita dell’IMBH e come queste potrebbero influenzare le S-stelle.
Risultati dello Studio
Quando abbiamo esaminato attentamente i dati, abbiamo trovato alcuni indizi significativi. Ci sono forti vincoli sulla massa di qualsiasi IMBH che potrebbe trovarsi vicino a S2. In particolare, se esiste all'interno dell'orbita di S2, deve essere un IMBH a bassa massa, e se ha una massa maggiore, probabilmente si trova più lontano. La maggior parte degli IMBH possibili che interagirebbero con S2 non sono stabili e distruggerebbero il gruppo delle S-stelle in meno di un milione di anni.
La Stella S2
La stella S2 è molto cruciale per questa ricerca. Si muove attorno al buco nero centrale in un modo che ci permette di vedere come la gravità la influisce. I dati di S2 sono stati raccolti nel corso di molti anni, consentendo ai ricercatori di effettuare misurazioni accurate della sua orbita e delle forze che agiscono su di essa. Queste informazioni ci hanno aiutato a porre limiti su che tipo di IMBH potrebbe essere nei paraggi.
Il Centro Galattico
Il Centro Galattico è una regione unica piena di stelle, alcune delle quali sono vecchie, mentre altre sono molto giovani, come le S-stelle. La presenza di queste giovani stelle vicino al buco nero centrale solleva domande su come siano arrivate lì. Alcuni ricercatori suggeriscono che l'influenza gravitazionale di un IMBH potrebbe aver avuto un ruolo nell'inviarli nelle loro orbite attuali.
Quanti IMBH ci sono?
Anche se pensiamo che gli IMBH potrebbero esistere, sono ancora molto difficili da trovare. Le osservazioni dirette sono scarse e gran parte di ciò che sappiamo viene dallo studio del comportamento di altre stelle e oggetti. Le teorie attuali suggeriscono che gli IMBH potrebbero essere più comuni di quanto pensiamo, probabilmente nascosti in densi gruppi di stelle all'interno delle galassie.
L'Importanza dei Dati
Per questo studio, la raccolta di dati è stata vitale. Abbiamo usato diverse fonti per osservare S2 e tenere traccia della sua orbita. Raccogliendo dati astrometrici e spettroscopici, abbiamo potuto ottenere un quadro chiaro di come S2 si muove e interagisce con altri oggetti. Questa combinazione di informazioni è cruciale per limitare le possibilità di eventuali IMBH vicini.
Ricerca Futura
Servono più dati per avere un quadro più chiaro. Si prevede che le osservazioni future migliorino i nostri vincoli sulla massa e sulla posizione degli IMBH nel Centro Galattico. Osservare più stelle come S2 e raccogliere dati su scale temporali più lunghe aiuterà i ricercatori a capire se un IMBH è presente.
Il Ruolo degli IMBH nell'Evoluzione delle Galassie
Capire il ruolo degli IMBH è anche essenziale per rispondere a domande più grandi su come evolvono le galassie. Se gli IMBH esistono e giocano un ruolo nella crescita dei buchi neri supermassicci, questo potrebbe cambiare la nostra visione sulla formazione e lo sviluppo delle galassie.
Conclusione
Lo studio dei buchi neri di massa intermedia nel Centro Galattico è in corso. Anche se non ci sono prove certe della loro presenza, la nostra ricerca sul movimento di stelle come S2 aiuta a restringere le possibilità. Man mano che raccogliamo più dati e miglioriamo i nostri metodi, potremmo un giorno trovare gli sfuggenti IMBH che si nascondono nella nostra galassia.
La ricerca di questi oggetti non solo ci aiuta a capire meglio la nostra galassia, ma illumina anche i misteri della formazione dei buchi neri e dell’evoluzione del cosmo.
Titolo: Where intermediate-mass black holes could hide in the Galactic Centre: A full parameter study with the S2 orbit
Estratto: In the Milky Way the central massive black hole, SgrA*, coexists with a compact nuclear star cluster that contains a sub-parsec concentration of fast-moving young stars called S-stars. Their location and age are not easily explained by current star formation models, and in several scenarios the presence of an intermediate-mass black hole (IMBH) has been invoked. We use GRAVITY astrometric and SINFONI, KECK, and GNIRS spectroscopic data of S2 to investigate whether a second massive object could be present deep in the Galactic Centre (GC) in the form of an IMBH binary companion to SgrA*. To solve the three-body problem, we used a post-Newtonian framework and consider two types of settings: (i) a hierarchical set-up where the star S2 orbits the SgrA* - IMBH binary and (ii) a non-hierarchical set-up where the IMBH trajectory lies outside the S2 orbit. In both cases we explore the full 20-dimensional parameter space by employing a Bayesian dynamic nested sampling method. For the hierarchical case we find: IMBH masses > 2000 Msun on orbits with smaller semi-major axes than S2 are largely excluded. For the non-hierarchical case the parameter space contains several pockets of valid IMBH solutions. However, a closer analysis of their impact on the resident stars reveals that IMBHs on semi-major axes larger than S2 tend to disrupt the S-star cluster in less than a million years. This makes the existence of an IMBH among the S-stars highly unlikely. The current S2 data do not formally require the presence of an IMBH. If an IMBH hides in the GC, it has to be either a low-mass IMBH inside the S2 orbit that moves on a short and significantly inclined trajectory or an IMBH with a semi-major axis >1". We provide the parameter maps of valid IMBH solutions in the GC and discuss the general structure of our results. (abridged)
Autori: The GRAVITY Collaboration, O. Straub, M. Bauböck, R. Abuter, N. Aimar, P. Amaro Seoane, A. Amorim, J. P. Berger, H. Bonnet, G. Bourdarot, W. Brandner, V. Cardoso, Y. Clénet, Y. Dallilar, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, A. Drescher, F. Eisenhauer, N. M. Förster Schreiber, A. Foschi, P. Garcia, F. Gao, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Habibi, X. Haubois, G. Heißel, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J. -B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, D. C. Ribeiro, M. Sadun Bordoni, S. Scheithauer, J. Shangguan, T. Shimizu, J. Stadler, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, F. Vincent, S. von Fellenberg, F. Widmann, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez
Ultimo aggiornamento: 2023-07-13 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2303.04067
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.04067
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.