Scoperta la Prima Coppia di Buchi Neri Supermassicci in una Normale Galassia


Illustrazione di buchi neri supermassicci al centro di una galassia. Credit: ESA - C. Carreau
Illustrazione di buchi neri supermassicci al centro di una galassia. Credit: ESA - C. Carreau

Quasi tutte le grandi galassie nell'universo ospitano nel loro cuore giganteschi buchi neri supermassicci, con masse che vanno da milioni a miliardi di volte quella del nostro Sole. In alcuni particolari casi, come in seguito alla collisione tra due galassie, nascono anche galassie con ben due buchi neri supermassicci in orbite molto ravvicinate. Solitamente essi si trovano in galassie estremamente attive, nelle quali possono divorare enormi quantità di materia creando tutt'intorno grandi dischi di accrescimento e getti spettacolari di particelle cariche. Questo li rende più facili da trovare, ma più difficili da studiare in dettaglio. Dopo anni di ricerche, però, un gruppo di astronomi è riuscito per la prima volta a trovare una coppia di buchi neri supermassicci in una galassia non attiva, dal nome in codice: SDSS J120136.02+300305.5. Il merito va ad un team di scienziati guidati dal ricercatore Fukun Liu, dell'Università di Pechino, che ha utilizzato il telescopio spaziale a raggi-X XMM-Newton, dell'ESA.

"Potrebbe esserci una grande popolazione di galassie quiescenti che ospita al centro coppie binarie di buchi neri supermassicci" spiega la co-autrice Stefanie Komossa, del Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germania. Ma riuscire a trovarli è molto difficile proprio perché sono buchi neri, e in più sono quiescenti. Com'è stato quindi possibile riuscire a trovare questa coppia? Il trucco è stato osservare attivamente, ma in maniera casuale, varie regioni del cielo in attesa di vedere un evento raro ma possibile: una lampo di energia a raggi-X creato da una nube di materia che precipita verso i buchi neri centrali. Periodicamente questo succede anche nella nostra Via Lattea e in generale in tutte le galassie grandi.

Il 10 Giugno 2010 il segnale che tutti aspettavano è finalmente arrivato, ed è stato misurato sia con l'XMM-Newton che con il satellite Swift della NASA: la galassia SDSS J120136.02+300305.5 aveva appena rilasciato grandi quantità di raggi-X. Ma fin qui poteva essere un evento normale, la materia cade verso un singolo buco nero ed emette raggi-X. Infatti dopo il picco iniziale la luminosità iniziò a decadere come previsto. Ma il bagliore non spariva come nel caso delle altre galassie, esso sparì completamente tra 27 e 48 giorni dalla scoperta, per poi riapparire improvvisamente e ricominciare a decadere, stavolta come da manuale.

Fukun Liu stava già lavorando a modelli e simulazioni per riuscire a prevedere come si sarebbe dovuto comportare un lampo creato da una nube di materia inghiottita da una coppia di buchi neri e, appena arrivati i dati, si è messo subito al lavoro per verificare se fosse possibile che si trattasse proprio di questo.

Immagine scattata dall'animazione della nascita e collisione di due buchi neri supermassicci dopo il collasso di una super-stella nell'infanzia dell'universo. Credit: Christian Reisswig (Caltech).
Immagine scattata dall'animazione della nascita e collisione di due buchi neri supermassicci dopo il collasso di una super-stella nell'infanzia dell'universo. Credit: Christian Reisswig (Caltech).

Quello che ha scoperto è che l'esistenza di una coppia binaria di buchi neri è l'unica soluzione possibile, ma l'incertezza maggiore sta ora nelle masse e orbite dei due buchi neri. La stima migliore parla di 10 milioni di masse solari per uno e 1 milione per il secondo. Una cosa certa è che lo spazio che li separa è relativamente molto piccolo: appena 0.6 miliparsec, o 0.002 anni luce (due millesimi di anni luce). Si tratta più o meno dello spessore del Sistema Solare!

Il fatto che i due siano così vicini farà si che nel prossimo futuro finiscano per collidere e creare un buco nero singolo. Quando la collisione avverrà saranno liberate enormi quantità di radiazione, ma più in particolare grandi quantità di onde gravitazionali, che sono pieghe nello spaziotempo stesso! Per cercare pieghe simili la ESA sta già lavorando ad una sonda chiamata LISA Pathfinder, che sarà lanciata nel 2015 per testare le tecnologie necessarie per la futura ricerca in questo campo, e trovare le prime tracce di onde gravitazionali creata da collisioni tra oggetti super-massicci.

http://sci.esa.int/xmm-newton/53980-unique-pair-of-hidden-black-holes-discovered-by-xmm-newton/

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