07 Nov 2018 Buchi Neri in Crescita nelle Galassie in Collisione
Penetrando attraverso le dense cortine di polveri e gas che circondano i nuclei di galassie in corso di fusione, gli astronomi hanno ottenuto la straordinaria evidenza della presenza di coppie di buchi neri supermassicci in procinto di riunirsi a formare mega-buchi neri.
Un team di ricercatori guidato da Michael Koss dell’Eureka Scientific Inc. a Kirkland, Washington, ha realizzato la più vasta campagna osservativa in luce infrarossa relativa ai nuclei di galassie nelle vicinanze, utilizzando immagini riprese dal telescopio Hubble e dall’Osservatorio Keck alle Hawaii. Le riprese forniscono una visione ravvicinata di un fenomeno che era molto più comune nel giovane Universo, quando le fusioni tra galassie erano molto più frequenti. Quando due grandi galassie collidono, i loro mostruosi buchi neri tendono a fondersi, rilasciando immense quantità di energia sotto forma di onde gravitazionali, increspature nello spaziotempo che abbiamo appena iniziato a individuare. “Osservare coppie di nuclei galattici in fusione associati a questi enormi buchi neri così vicini tra loro è stato davvero entusiasmante”, spiega Koss.
Il nuovo studio offre una visione di ciò che avverrà probabilmente quando la nostra Via Lattea si fonderà con la sua vicina Andromeda, tra qualche miliardo di anni. “Le simulazioni a computer di collisioni galattiche ci dimostrano che i relativi buchi neri crescono più rapidamente durante le fasi finali della fusione, in prossimità del momenti in cui i buchi neri interagiscono, e questo è quello che abbiamo scoperto nelle vostre osservazioni”, afferma Laura Blecha dell’University of Florida, tra gli autori dello studio. “Il fatto che i buchi neri diventino sempre più grandi nel corso delle fusioni ci rivela che gli incontri galattici sono davvero importanti per comprendere i processi che portano questi oggetti a diventare così mostruosamente grandi”.
L’immagine in alto a sinistra mostra la galassia in corso di fusione NGC 6240. Una visione ravvicinata dei due nuclei brillanti è visibile in alto a sinistra. Le riprese di altre quattro galassie in corso di collisione, insieme con i loro nuclei luminosi, sono mostrate al di sotto. Credits NASA, ESA, and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); Hubble image: NASA, ESA, and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); Keck images: W. M. Keck Observatory and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); Pan-STARRS images: Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)
La fusione tra due galassie è un processo graduale, che dura oltre un miliardo di anni, man mano che le due galassie, sotto la spinta inesorabile della gravità, danzano una attorno all’altra prima di riunirsi definitivamente. Le simulazioni rivelano che le galassie movimentano grandi quantità di gas e polveri, mentre vanno soggette a questo lento tiro alla fune gravitazionale. Il materiale espulso forma spesso una densa cortina oscurante attorno ai centri delle galassie, che impedisce una chiara visione in luce ottica. Parte del materiale cade nel cuore delle galassie in fusione, verso i buchi neri che crescono quindi velocemente, man mano che si ingozzano di cibo cosmico, processo che provoca il bagliore del gas in accrescimento. Questa crescita rapida avviene durante gli ultimi 10-20 milioni di anni dalla fusione. Le immagini di Hubble e del Keck Observatory hanno catturato visioni ravvicinate di questo stadio finale, in cui i buchi neri sono distanti tra loro appena 3000 anni luce.
Non è facile individuare nuclei galattici così ravvicinati, presi in una sorta di abbraccio cosmico finale. Gran parte delle osservazioni precedenti di galassie in collisione hanno ripreso buchi neri in corso di fusione che erano 10 volte più distanti tra loro. Il team è inizialmente andato a caccia di buchi neri attivi nei dati a raggi X del telescopio Swift della NASA. In seguito ha combinato i dati con l’archivio di Hubble, identificando galassie in corso di fusione individuate grazie ai dati in banda X. I ricercatori hanno quindi utilizzato il telescopio Keck per osservare nell’infrarosso un vasto campione di nuclei galattici attivi che producono radiazione X.
Il team si è concentrato su galassie con una distanza media di 330 milioni di anni luce dalla Terra, molte delle quali simili alla Via Lattea e Andromeda, arrivando ad analizzare 96 galassie dal Keck Observatory e 385 galassie dai dati di Hubble. Il confronto tra queste e altre osservazioni ha confermato che i nuclei luminosi delle polverose galassie interagenti sono un’indicazione della presenza di coppie di buchi neri supermassicci in procinto di fondersi e destinati a diventare sempre più massicci. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature.
[ Barbara Bubbi ]
Nell’immagine le galassie in corso di fusione NGC 6240 riprese dal telescopio Hubble
Credit: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)
http://hubblesite.org/news_release/news/2018-28
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