26 Feb 2022 Due Buchi Neri Supermassicci in un Abbraccio Mortale
Bloccati in una danza cosmica a 9 miliardi di anni luce da noi, due buchi neri giganti vicinissimi tra loro orbitano uno attorno all’altro ogni 2 anni. Quando i due oggetti estremi si fonderanno insieme, nel giro di diecimila anni, la titanica collisione farà tremare lo spaziotempo con emissione di potenti onde gravitazionali attraverso l’Universo.
Un team guidato dal Caltech ha individuato questo scenario estremo in un oggetto estremamente energetico, un quasar. I quasar sono nuclei attivi di galassie in cui un buco nero supermassiccio divora voracemente materia, raccogliendola in un disco di accrescimento circostante, da dove possono venire lanciati nello spazio getti di plasma bipolari e iperveloci. Il quasar osservato nello studio, PKS 2131-021, appartiene alla categoria elitaria dei blazar, in cui il getto punta direttamente verso la Terra. Gli astronomi ipotizzano che il centro dei quasar possa ospitare una coppia di buchi neri supermassicci, ma trovarne evidenza è piuttosto difficile. Secondo lo studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, PKS 2131-021 è il secondo candidato noto in cui potrebbe annidarsi una coppia di buchi neri supermassicci prossimi alla fusione.
I due buchi neri nell’altro quasar, OJ 287, orbitano uno attorno all’altro una volta ogni 9 anni, essendo più distanti tra loro, mentre i due buchi neri di PKS 2131-021 orbitano uno attorno all’altro ogni 2 anni. I risultati dello studio derivano da osservazioni radio di PKS 2131-021 effettuate nel corso di 45 anni. Il potente getto bipolare di particelle ultraenergetiche espulso da uno dei due buchi neri all’interno del quasar si muove avanti e indietro a causa del moto orbitale della coppia. Questo fenomeno provoca variazioni nella luminosità del quasar in banda radio. La combinazione dei dati radio crea una curva luminosa quasi perfettamente sinusoidale, diversa da ogni altra mai osservata in un oggetto di questo tipo. “Quando ci siamo accorti che i picchi e gli avvallamenti della curva luminosa individuati di recente corrispondevano ai picchi e agli avvallamenti osservati tra il 1975 e il 1983, abbiamo capito che stava succedendo qualcosa di molto particolare”, afferma Sandra O’Neill, a guida dello studio.
Quando due galassie si fondono, i loro buchi neri possono raccogliersi al centro della nuova galassia e alla fine fondersi per formare un unico buco nero più massiccio. L’evento catastrofico rilascia potenti onde gravitazionali, increspature dello spaziotempo, nello spazio. Finora abbiamo osservato soltanto fusioni tra buchi neri di massa stellare, molto più piccoli, ma PKS 2131-021 rappresenta un target promettente per futuri rilevatori in grado di catturare l’emissione di onde gravitazionali da fusioni di buchi neri giganti.
Anche l’altro quasar che ospita due buchi neri, OJ 287, mostra variazioni periodiche in banda radio, ma le fluttuazioni sono più irregolari e non mostrano una curva sinusoidale. I buchi neri all’interno del quasar PKS 2131-021, ognuno dei quali con massa centinaia di milioni di volte quella del Sole, orbitano uno attorno all’altro ogni due anni e sono distanti 2.000 unità astronomiche uno dall’altro, circa 50 volte la distanza tra Plutone e il Sole. “Questo studio mostra la validità dell’attuazione di un monitoraggio accurato di queste sorgenti nel corso di molti anni per realizzare scoperte scientifiche”, afferma il coautore Roger Blandford.
Il team paragona il sistema del getto che si muove avanti e indietro al ticchettio di un orologio, in ogni periodo dell’onda sinusoidale corrisponde all’orbita biennale dei due buchi neri. Questo ticchettio è stato osservato per la prima volta nel 1976 ed è continuato per otto anni prima di scomparire per un ventennio, forse a causa di variazioni nella dieta del buco nero. Il fenomeno è riapparso 17 anni fa e fino ad oggi. “La stabilità del periodo nonostante questo intervallo di 20 anni suggerisce che questo blazar non ospiti un buco nero supermassiccio ma due buchi neri, in orbita uno attorno all’altro”, concludono i ricercatori.
Nell’immagine rappresentazione artistica dei due buchi nero supermassicci nel cuore del blazar PKS 2131-021.
Uno dei due lancia nello spazio un getto che varia apparentemente in luminosità a causa dell’orbita dei due oggetti uno attorno all’altro
Credit: Caltech/R. Hurt (IPAC)
https://www.caltech.edu/about/news/colossal-black-holes-locked-in-dance-at-heart-of-galaxy
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