TON 618: il buco nero più grande dell’universo

TON 618 buco nero

Immaginate di essere degli scienziati pazzi e malvagi e di aver costruito un macchinario capace di comprimere un pianeta fino a fargli raggiungere le dimensioni di una ciliegia. Oltre a provocare la morte istantanea di qualunque forma di vita, otterreste quello che viene comunemente chiamato buco nero.

In realtà questo misterioso oggetto non è davvero un buco, ma si tratta di una grandissima quantità di materia concentrata in uno spazio ristretto, formando dei corpi che hanno una densità molto grande. La forza di gravità prodotta da un buco nero è enorme e nulla può sfuggire ad esso, nemmeno la luce. Una volta oltrepassato il così detto “orizzonte degli eventi”, ovvero il limite oltre il quale è presente tutto il materiale che costituisce il buco nero, è impossibile tornare indietro. Un po’ come quando entrate dentro un autobus pieno di persone: una volta entrati vi ritroverete schiacciati, non potrete muovervi ed uscire è praticamente impossibile.

In effetti la similitudine rende bene l’idea di ciò che succede alla materia quando si avvicina troppo ad uno di questi oggetti: la spaghettificazione. Qualsiasi oggetto verrebbe schiacciato orizzontalmente e allungato verticalmente in modo da assomigliare ad uno spaghetto.

Esistono diversi tipi di buchi neri (anche chiamati “singolarità”), classificati in relazione alla loro massa: buchi neri stellari, intermedi e super massicci. I primi hanno una massa di circa 20 volte quella del Sole e si formano quando una stella non ha più carburante e muore. Mentre la stella è in vita, le sue reazioni di fusione nucleare le permettono di controbilanciare la forza di gravità che tende a far collassare tutto il materiale di cui è formata. Quando queste reazioni non possono più avvenire la stella si contrae ed esplode in una supernova, formando una stella di neutroni. Se quest’ultima ha una massa superiore a 20 volte quella del Sole, il nucleo della stella collassa formando un buco nero stellare. Quando due di queste singolarità si scontrano, possono fondersi e dar vita ai buchi neri intermedi che hanno una massa centinaia di volte più grande di quella del Sole (se vi state chiedendo qual è la massa del Sole leggete l’articolo “Quanto pesa il Sole“).

Se queste singolarità sembrano già dei mostri galattici, i buchi neri super massicci sono ancora più spaventosi e rientrano tra gli oggetti più massicci dell’universo. Questi si trovano al centro delle galassie ed hanno una grandezza di milioni di masse solari. L’enorme quantità di gas e polveri che cade in questi buchi neri produce una forte luminosità (a causa dell’attrito), formando i così detti “quasar” (QUASi stellAR radio source). Anche la nostra galassia ha un buco nero super massiccio al suo centro: Sagittarius A. La sua mole è di quattro milioni di masse solari (Ms), tuttavia, sembra essere davvero minuscolo rispetto ad altre singolarità che raggiungono masse 40 miliardi di volte più grandi di quella del Sole, come il buco nero al centro della galassia Holmberg 15A.

Il modo in cui si formano questi buchi neri è ancora un mistero. Si suppone che la loro formazione sia legata al collasso di stelle super-massicce dell’universo primordiale, a cui segue una progressiva crescita dovuta all’inghiottimento di polveri, gas e stelle di neutroni. Questi buchi neri possono anche fondersi tra loro quando due galassie si scontrano, dando vita a singolarità di massa enorme.

A questo punto vi starete chiedendo “qual è il buco nero più grande dell’universo?”. La risposta a questa domanda è impossibile da conoscere, ma per adesso il buco nero più grande che conosciamo è quello legato al quasar TON 618 (l’immagine in basso “TON 618 foto” mostra il buco nero in questione).

TON 618 massa, diametro ed altre caratteristiche

TON 618, localizzato nella costellazione dei Cani da Caccia, è uno degli oggetti più grandi che conosciamo in tutto l’universo: ha una massa pari a 66 miliardi di volte quella del Sole, un’enormità. Per paragone, se uniste tutte le stelle della Via Lattea, otterreste un corpo di 64 miliardi di masse solari, meno massiccio di TON 618.

Questo buco nero ultra-massiccio ha un raggio di Schwarzschild (anche definito come “raggio gravitazionale”, ed esprime la distanza che esiste tra il centro della singolarità e l’orizzonte degli eventi) di 1300 unità astronomiche, corrispondente a circa 390 miliardi di km in diametro (TON 618 diametro), più di 40 volte la distanza tra il Sole e Nettuno.

TON 618 è stato osservato per la prima volta nel 1957, durante una campagna di osservazione di stelle blu lontanissime. Questo oggetto è stato inserito nel catalogo Tonantzintla, occupando la posizione 618, il suo nome deriva proprio da qui. Tuttavia, i quasar non erano ancora stati scoperti e la sua natura rimase sconosciuta per molto tempo. Ben 13 anni più tardi, presso la stazione radioastronomica di Medicina a Bologna, fu captata un’emissione radio proveniente da TON 618, indicando che il misterioso oggetto era un quasar. Non un quasar qualsiasi ma il più luminoso conosciuto: grazie a particolari dati, quali l’elevato redshift (per saperne di più sul redshift leggi questo articolo sull’ effetto Doppler), la scienziata Marie-Helene Ulrich capì che il quasar era davvero molto lontano e il più luminoso mai osservato.

Ma possono esistere dei buchi neri ancora più grandi di TON 618? La risposta è sì, possono esistere, ma la loro presenza è stata soltanto teorizzata e non sono ancora stati osservati direttamente. Un esempio è il buco nero Phoenix A che potrebbe essere molto più massiccio di TON 618.

Lo studio di questa misteriosa singolarità è fondamentale per capire meglio come si formano e come evolvono le galassie super massicce, e quindi possono aiutare a capire meglio l’universo. Questo tipo di studi possono essere condotti grazie ai così detti “Lyman-Alpha blobs” (LABs), ovvero degli enormi ammassi di gas.

Questi LABs circondano TON 618 per un diametro di 320 000 anni luce, due volte più grande di quello della Via Lattea. A causa dell’intensa radiazione prodotta dalla singolarità, l’idrogeno (ovvero il costituente principale dei LABSs) viene eccitato e produce un particolare tipo di radiazione conosciuta con il nome di Lyman-alpha. Questi emettitori di radiazioni Lyman alpha sono molto complicati da studiare perché le radiazioni prodotte sono assorbite facilmente dall’atmosfera terrestre. I LABs più grandi e lontani, come nel caso di TON 618, possono essere osservati con più facilità e rappresentano dei corpi dell’universo fondamentali per aggiungere un tassello alla domanda “come si è formato tutto questo?”.