Un Buco Nero Colossale e il suo Compagno

30 Apr 2020 Un Buco Nero Colossale e il suo Compagno

Gli scienziati hanno descritto con precisione una straordinaria danza cosmica in cui sono coinvolti due enormi buchi neri distanti da noi tre miliardi e mezzo di anni luce, uno dei quali con massa ben 18 miliardi di volte quella solare. Osservazioni del telescopio Spitzer della NASA hanno permesso di individuare la tempistica precisa del complesso balletto, rivelando dettagli fondamentali sulle caratteristiche fisiche dei misteriosi oggetti.

Nel cuore della galassia OJ 287 si annida un enorme mostro cosmico: uno dei buchi neri più grandi mai scoperti, con una massa oltre 18 miliardi di volte quella del Sole. Attorno a questo gigante oscuro orbita un altro buco nero circa 150 milioni di volte più massiccio del Sole, che, per due volte ogni 12 anni, impatta sul vasto disco gassoso circostante il compagno più grande, creando un flash luminoso più brillante di un migliaio di miliardi di stelle. Questa potente fiammata di luce impiega 3,5 miliardi di anni per raggiungere la Terra.

L’orbita del buco nero più piccolo non è circolare, ma irregolare: trasla ad ogni giro attorno al divoratore gigante ed è inclinata rispetto al disco gassoso. Quando il buco nero più piccolo va a finire addosso al disco, provoca la formazione di due bolle di gas caldo in espansione che si allontanano dal disco stesso in direzioni opposte. In meno di 48 ore il sistema sembra quadruplicare la sua luminosità. A causa dell’irregolarità dell’orbita, il buco nero collide con il disco in tempi differenti durante ogni orbita. Nel 2010 gli scienziati hanno creato un modello in grado di prevedere le collisioni entro un range temporale di due-tre settimane. Successivamente, nel 2018, un team guidato da Lankeswar Dey del Tata Institute of Fundamental Research a Mumbai, India, ha ricavato una tempistica più precisa, utilizzando una modellazione più accurata, che ha permesso di prevedere il timing dei successivi flare luminosi entro un intervallo temporale di 4 ore.

Nel nuovo studio pubblicato su  Astrophysical Journal Letters i ricercatori dimostrano che le loro accurate previsioni su un’eruzione che sarebbe avvenuta il 31 Luglio 2019 erano corrette. Fortunatamente il telescopio spaziale Spitzer, ormai dismesso, in quel periodo era nella posizione adatta per poter osservare adeguatamente il sistema. “Quando ho testato per la prima volta la visibilità di OJ 287, sono rimasto molto sorpreso nello scoprire che diventava visibile per Spitzer proprio nel giorno in cui era previsto il flare successivo”, afferma Seppo Laine del Caltech. “Siamo stati molto fortunati a poter catturare il picco del flare con Spitzer, dal momento che nessun altro strumento era in grado di svolgere questo compito in tempo in quella precisa posizione”.

Determinare il moto di due enormi buchi neri è un compito davvero complesso. Gli scienziati devono tenere in conto fattori particolari, tra i quali l’emissione di onde gravitazionali. Nel sistema OJ 287 queste increspature dello spazio-tempo sono così potenti da portare via con sè energia sufficiente da alterare in modo misurabile l’orbita del buco nero più piccolo, e di conseguenza la tempistica dei flare. Il modello sviluppato dai ricercatori nel 2018 ha tenuto in conto le informazioni ottenute dalle rilevazioni di onde gravitazionali tramite LIGO, rendendo le previsioni più accurate. È stato necessario, inoltre, inserire nella modellazione le caratteristiche fisiche del buco nero più grande, sulla base del teorema “no-hair” relativo ai buchi neri. Tale teorema prevede che i buchi neri possano essere descritti da solo due parametri, la massa e la rotazione. Di fatto i risultati dello studio rafforzano questo assunto. Nel caso oggetto dello studio, l’orbita del buco nero più piccolo è determinata in gran parte dalla massa del buco nero più grande.

Nell’immagine rappresentazione artistica del sistema OJ 287
Credit: NASA/JPL-Caltech

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2020-080

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