Buchi Neri Giganti Nascosti al di là di Andromeda

Buchi Neri Giganti Nascosti al di là di Andromeda

Un ospite non annunciato è stato individuato come oggetto di fondo nelle immagini della galassia di Andromeda: potrebbe trattarsi di una coppia di buchi neri supermassicci in orbita uno attorno all’altro, l’orbita più ravvicinata mai osservata. Gli astronomi hanno realizzato questa fantastica scoperta utilizzando dati dell’osservatorio a raggi X Chandra della NASA, del telescopio Gemini-North alle Hawaii e del progetto Palomar Transient Factory in California.

L’insolita sorgente, chiamata LGGS J004527.30+413254.3 (J0045+41 in breve), è stata osservata in immagini ottiche e a raggi X di Andromeda, nota anche come M31. Fino a poco tempo fa gli astronomi ritenevano che J0045+41 fosse un oggetto all’interno di M31, la nostra vicina galattica situata a 2,5 milioni di anni luce dalla Terra. I nuovi dati, tuttavia, hanno rivelato che J0045+41 si trovava in realtà ad una distanza molto maggiore, circa 2,6 miliardi di anni luce dalla Terra.

“Stavamo cercando un tipo speciale di stelle in M31 e pensavamo di averne trovata una”, ha detto Trevor Dorn-Wallenstein dell’University of Washington a Seattle, a guida dello studio. “Siamo rimasti sorpresi ed eccitati nello scoprire di aver trovato qualcosa di ancora più strano!”. Ancora più sorprendente della grande distanza di J0045+41 è il fatto che probabilmente contiene una coppia di buchi neri in orbita ravvicinata uno attorno all’altro. La massa totale stimata per questi due buchi neri supermassicci è oltre duecento milioni di volte quella solare.

Image credit: X-ray: NASA/CXC/University of Washington/T. Dorn-Wallenstein et al.; Optical: NASA, ESA, J. Dalcanton et. al. and R. Gendler

In precedenza un altro team di astronomi aveva osservato variazioni periodiche in luce ottica proveniente da J0045+41, e, pensando che fosse parte di Andromeda, aveva classificato l’oggetto come coppia di stelle in orbita una attorno all’altra con periodo di 80 giorni. L’intensità della radiazione X osservata da Chandra ha rivelato che questa classificazione non era corretta. Piuttosto J0045+41 avrebbe potuto essere un sistema binario appartenente a M31 che conteneva una stella di neutroni o un buco nero che stava sottraendo materiale da una stella compagna o un sistema molto più massiccio e distante che conteneva almeno un buco nero supermassiccio in rapida crescita.

Tuttavia osservazioni spettrali realizzate col telescopio Gemini-North hanno dimostrato che J0045+41 doveva ospitare almeno un buco nero supermassiccio e hanno permesso ai ricercatori di ricavare una stima della distanza. Le osservazioni hanno anche fornito evidenza di un possibile secondo buco nero supermassiccio presente in J0045+41, in movimento ad una velocità differente rispetto al primo, come ci si aspetta da due buchi neri in orbita uno attorno all’altro. Il team ha quindi utilizzato dati ottici dal Palomar Transient Factory per cercare variazioni periodiche nella luce di J0045+41 e ha scoperto vari periodi, incluso uno a circa 80 e 320 giorni. Il rapporto tra questi periodi concorda con le previsioni teoriche sulle dinamiche di due buchi neri giganti in orbita reciproca.

“È la prima volta in cui è stata trovata un’evidenza così forte di una coppia di buchi neri supermassicci”, ha detto Emily Levesque dell’University of Washington, tra gli autori. Secondo lo studio i due probabili buchi neri orbitano uno attorno all’altro con una separazione di poche centinaia di volte la distanza tra la Terra e il Sole. Ciò corrisponde a meno di un centesimo di anno luce, incredibilmente vicini.

Un tale sistema potrebbe essersi formato come conseguenza della fusione, miliardi di anni fa, di due galassie ognuna contenente un buco nero supermassiccio. Vista la distanza così piccola i due buchi neri si stanno inevitabilmente avvicinando tra loro. “Non siamo in grado di ricavare esattamente la massa di ognuno dei buchi neri”, ha detto il coautore John Ryan. “A seconda della massa pensiamo che questa coppia colliderà e si fonderà in un solo buco nero gigantesco nel giro di un periodo tra 350 e 360.000 anni”.
[ Barbara Bubbi ]

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/giant-black-hole-pair-photobombs-andromeda-galaxy.html

Rappresentazione artistica di una coppia di buchi neri supermassicci
Credit: p. Marenfeld and NOAO/AURA/NSF