La scoperta delle stelle di Hawking
Un team internazionale di ricercatori suggerisce che le “stelle di Hawking”, stelle con buchi neri primordiali al loro interno, potrebbero mimetizzarsi come stelle normali e aiutare nell’esplorazione della materia oscura e dell’universo primordiale. In uno scenario ipotetico, piccoli buchi neri primordiali potrebbero essere catturati da stelle in formazione. Un team internazionale, guidato dai ricercatori dell’Istituto Max Planck per l’Astrofisica, ha ora modellato l’evoluzione di queste cosiddette “stelle di Hawking” e ha scoperto che possono avere una sorprendente longevità, assomigliando in molti aspetti alle stelle normali. L’asterosismologia potrebbe aiutare a identificare tali stelle, che a loro volta potrebbero testare l’esistenza di buchi neri primordiali e il loro ruolo come componente della materia oscura.
Un esperimento scientifico
Facciamo un esercizio scientifico: se assumiamo che un gran numero di buchi neri molto piccoli siano stati creati subito dopo il Big Bang (i cosiddetti buchi neri primordiali), alcuni di essi potrebbero essere catturati durante la formazione di nuove stelle. Come influenzerebbe questo la stella durante la sua vita? “Gli scienziati a volte pongono domande folli per imparare di più”, dice Selma de Mink, direttrice del dipartimento stellare all’Istituto Max Planck per l’Astrofisica (MPA). “Non sappiamo nemmeno se tali buchi neri primordiali esistano, ma possiamo comunque fare un interessante esperimento mentale”.
I buchi neri primordiali si sarebbero formati nell’universo molto primordiale con una vasta gamma di masse, da alcuni piccoli come un asteroide fino a migliaia di masse solari. Potrebbero costituire una componente importante della materia oscura, oltre ad essere i semi per i buchi neri supermassicci al centro delle galassie odierne.
La modellazione delle stelle di Hawking
Con una probabilità molto piccola, una stella in formazione potrebbe catturare un buco nero con la massa di un asteroide o di una piccola luna, che occuperebbe poi il centro della stella. Una tale stella è chiamata “stella di Hawking”, dal nome di Stephen Hawking, che per primo propose questa idea in un articolo negli anni ’70. Il buco nero al centro di una tale stella di Hawking crescerebbe solo lentamente, poiché l’afflusso di gas per alimentare il buco nero è ostacolato dalla luminosità in uscita.
Un team internazionale di scienziati ha ora modellato l’evoluzione di una tale stella con varie masse iniziali per il buco nero e con diversi modelli di accrescimento per il centro stellare. Il loro sorprendente risultato: quando la massa del buco nero è piccola, la stella è essenzialmente indistinguibile da una stella normale.
“Le stelle che ospitano un buco nero al loro centro possono vivere sorprendentemente a lungo”, dice Earl Patrick Bellinger, postdoc MPA e ora professore assistente all’Università di Yale, che ha guidato lo studio. “Anche il nostro Sole potrebbe avere un buco nero massiccio come il pianeta Mercurio al suo centro senza che ce ne accorgiamo”.
Le implicazioni delle stelle di Hawking
La principale differenza tra una stella di Hawking e una stella normale sarebbe vicino al nucleo, che diventerebbe convettivo a causa della crezione sul buco nero. Non altererebbe le proprietà della stella sulla sua superficie e sfuggirebbe alle attuali capacità di rilevamento. Tuttavia, potrebbe essere rilevabile utilizzando il campo relativamente nuovo dell’asterosismologia, dove gli astronomi utilizzano le oscillazioni acustiche per sondare l’interno di una stella.
Anche nella loro evoluzione successiva, nella fase di gigante rossa, il buco nero potrebbe portare a firme caratteristiche. Con progetti futuri come PLATO, tali oggetti potrebbero essere scoperti. Tuttavia, sono necessarie ulteriori simulazioni per determinare le implicazioni di inserire un buco nero in stelle di varie masse e metallità.
Se i buchi neri primordiali fossero effettivamente formati poco dopo il Big Bang, cercare stelle di Hawking potrebbe essere un modo per trovarli. “Anche se il Sole è usato come esercizio, ci sono buone ragioni per pensare che le stelle di Hawking sarebbero comuni negli ammassi globulari e nelle galassie nane ultra-fioche”, sottolinea il professor Matt Caplan della Illinois State University, coautore dello studio.
“Questo significa che le stelle di Hawking potrebbero essere uno strumento per testare sia l’esistenza di buchi neri primordiali, sia il loro possibile ruolo come materia oscura”.
La ricerca continua
La ricerca pubblicata su “The Astrophysical Journal” il 13 dicembre 2023, con DOI: 10.3847/1538-4357/ad04de, rappresenta un passo importante nella comprensione dell’universo primordiale e della materia oscura. Gli scienziati continueranno a esplorare le implicazioni delle stelle di Hawking e il loro potenziale ruolo nell’astrofisica moderna.
