Luce dalla Collisione tra Buchi Neri

28 Giu 2020 Luce dalla Collisione tra Buchi Neri

Un team di astronomi potrebbe aver scoperto per la prima volta un flare luminoso derivante dalla fusione di due buchi neri stellari. I due oggetti compatti si sarebbero scontrati all’interno del disco di accrescimento di un buco nero molto più grande.

Grazie alla Zwicky Transient Facility (ZTF) del Palomar Observatory vicino a San Diego, gli scienziati hanno individuato quello che potrebbe rivelarsi un flare luminoso derivante dalla collisione di una coppia di buchi neri. La fusione tra i due oscuri oggetti è stata individuata per la prima volta grazie alle onde gravitazionali rilevate dagli interferometri LIGO e Virgo il 21 Maggio 2019, nel corso di un evento chiamato S190521g. Uno dei flare catturati dalla Zwicky Transient Facility, generato dal buco nero supermassiccio nel quasar J1249+3449, proveniva dalla regione interessata dall’evento di onde gravitazionali. “L’eruzione luminosa è avvenuta nei tempi giusti e nella giusta posizione per essere coincidente con l’evento di onde gravitazionali. Nel nostro studio, noi concludiamo che il flare sia probabilmente il risultato di una fusione di buchi neri, ma non possiamo escludere del tutto altre possibilità”, spiega Matthew Graham, a guida dello studio pubblicato su Physical Review Letters.

Quando due buchi neri di massa stellare spiraleggiano uno attorno all’altro per poi collidere, producono increspature nel tessuto spaziotemporale chiamate onde gravitazionali, tali da poter essere rilevate dai nostri interferometri. Dal momento che i buchi neri non emettono luce, questi eventi non dovrebbero produrre radiazione elettromagnetica. Ma nello scenario ipotizzato dal team, i due buchi neri destinati a collidere si trovano all’interno di un disco di materiale che circonda un buco nero molto più grande. In questo caso dalla fusione dei due oggetti potrebbe derivare un segnale luminoso.

“Al centro di gran parte delle galassie si annida un buco nero supermassiccio, circondato da uno sciame di stelle e residui stellari, inclusi buchi neri”, spiega la coautrice K. E. Saavik Ford. “Questi oggetti sciamano come api impazzite attorno alla mostruosa “ape regina” al centro. Possono incontrare per breve tempo partner gravitazionali e accoppiarsi, ma di solito perdono rapidamente i loro partner nel corso della folle danza. Tuttavia, all’interno del disco di un buco nero supermassiccio il gas che fluisce converte la danza caotica dello sciame in un classico minuetto, organizzando i buchi neri in modo che possano accoppiarsi”. Una volta che i buchi neri si sono scontrati, il buco nero più grande derivante dalla fusione sperimenta un rinculo che lo spedisce in direzione casuale, spazzando il gas nel disco. “È la reazione del gas a questo veloce ‘proiettile’ di passaggio che crea l’eruzione brillante, visibile dai telescopi”, spiega il coautore dello studio Barry McKernan.

Si ritiene che un simile flare avvenga giorni o settimane dopo la rilevazione delle onde gravitazionali prodotte dalla fusione. In questo caso, in effetti, alcuni mesi dopo la rilevazione di onde gravitazionali, gli scienziati hanno individuato nei dati di archivio di ZTF un flare iniziato giorni dopo l’evento S190521g del Maggio 2019. In seguito l’eruzione luminosa si è gradualmente affievolita, nel giro di un mese. I ricercatori non possono escludere altri fenomeni per spiegare l’eruzione osservata, come una supernova o un evento di distruzione mareale, che avviene quando un buco nero divora una stella. È improbabile, invece, che il flare derivi dall’attività del buco nero supermassiccio, che è solito divorare materiale dal disco circostante. Analizzando il comportamento del buco nero negli ultimi 15 anni, il team ha scoperto che la sua attività è stata relativamente normale fino al Maggio 2019, quando si è improvvisamente intensificata. “I buchi neri supermassicci come questo presentano continuamente flare. Non sono oggetti tranquilli, ma la tempistica, la dimensione e la posizione di questa eruzione luminosa sono state davvero spettacolari”, conclude Mansi Kasliwal del Caltech.

Nell’immagine rappresentazione artistica del sistema: due buchi neri stellari destinati a fondersi orbitano all’interno del disco di accrescimento di un buco nero supermassiccio
Credit: Caltech/R. Hurt (IPAC)

https://www.caltech.edu/about/news/black-hole-collision-may-have-exploded-light

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