A OLTRE 4 MILIARDI DI ANNI LUCE DA NOI

Quei buchi neri vicini vicini

Tre buchi neri supermassicci sono stati scoperti in prossimità del centro di una remota galassia. Due di essi sono particolarmente vicini e gli effetti della loro interazione gravitazionale sono stati individuati nella struttura deformata dei getti radio emessi. Nel team che ha condotto lo studio, pubblicato su Nature, anche l'italiano Gianni Bernardi

twisted-jets-double-SMBH

Rappresentazione artistica dei getti elicoidali emessi da uno dei buchi neri che compongono il terzetto scoperto in prossimità di una galassia distante oltre 4 miliardi di anni luce. La forma dei getti è dovuta all’interazione gravitazionale di un buco nero compagno. Il terzo è sensibilmente più lontano ed emette getti rettilinei. Crediti per l’immagine: Roger Deane, NASA Goddard

E’ un trio cosmico davvero sui generis quello scoperto da un team di astronomi. A comporlo sono infatti tre buchi neri supermassicci , raccolti nella regione centrale di una galassia distante da noi oltre quattro miliardi di anni luce. A individuare il sistema è stato un team di astronomi guidato da Roger Deane dell’Università di Città del Capo in Sudafrica, grazie ad accurate osservazioni nelle onde radio con la tecnica denominata Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Questo metodo combina i segnali raccolti da grandi antenne radio sparse sulla Terra, per ottenere immagini di oggetti celesti con un livello di dettaglio elevatissimo,  addirittura 50 volte migliore di quelle del telescopio spaziale Hubble. In questo caso sono stati utilizzati i radiotelescopi della rete europea VLBI insieme a quello di Arecibo a Puerto Rico.

“L’obiettivo della nostra indagine era quello di cercare delle tracce prodotte da buchi neri supermassicci, tipicamente della stazza di 100 milioni di masse solari, raggiunta grazie a fenomeni di fusione, a partire da strutture più piccole” spiega a Media INAF Gianni Bernardi, ricercatore presso la Rhodes University di Grahamstown in Sudafrica e membro dello SKA South Africa, che ha partecipato all’indagine, pubblicata on line sul sito web della rivista Nature. “In particolare eravamo interessati a individuare sistemi multipli di buchi neri perché le simulazioni che ricostruiscono l’evoluzione delle strutture nell’Universo suggeriscono che, nel tempo, così come avviene per le galassie, anche i buchi neri si devono incontrare e quindi fondere, oppure devono entrare in una relazione gravitazionale molto stretta. Però queste sono situazioni molto difficili da scoprire. Ci sono state alcune scoperte di sistemi doppi di buchi neri e ancor più raramente di sistemi tripli. Abbiamo scelto un sistema sulla base di osservazioni ottiche precedenti e lo abbiamo osservato in banda radio in modo da indagare strutture su distanze di alcune centinaia di anni luce”.

Il quadro che emerge da queste immagini è che due dei tre ‘mostri cosmici’ sono separati da circa 400 anni luce e si muovono l’uno rispetto all’altro a una velocità di circa 100 chilometri al secondo, cioè quasi 400.000 chilometri orari. “In più – aggiunge Bernardi – abbiamo osservato che i getti radio emessi da uno dei due buchi neri risulta distorto e assume una forma simile ad una ‘esse’, che interpretiamo come l’effetto prodotto dall’interazione gravitazionale prodotto dal compagno. Ma è notevole il fatto che stiamo studiando un sistema che era già presente quando l’universo aveva circa un terzo della sua età attuale, la prova osservativa della presenza di buchi neri interagenti già nell’universo molto giovane. Ci aspettiamo che questo non sia un caso isolato nell’Universo”.

Oggetti come quelli appena scoperti hanno molto da raccontare agli astrofisici. Il loro studio è determinante per comprendere i processi evolutivi delle galassie e le interazioni che esse hanno con i buchi neri supermassicci presenti al loro centro (quello che gli addetti ai lavori chiamano feedback). Inoltre, i sistemi strettamente orbitanti come quello appena scoperto, sono sorgenti di onde gravitazionali nell’Universo,  secondo le previsioni della Teoria della Relatività Generale di Einstein.

“Anche questa implicazione della nostra ricerca è a mio avviso molto importante e ci permette di iniziare a caratterizzare le proprietà che dovrebbero avere le onde gravitazionali emesse da queste sorgenti estreme” aggiunge Bernardi. “Noi infatti conosciamo bene, per esempio,il comportamento della Gravità sulla Terra o nel Sistema solare. L’intensità di questa forza fondamentale dipende dalla distanza e delle masse coinvolte. Per testare il suo comportamento in situazioni estreme, che implicano la presenza di masse di milioni di volte quella del Sole o addirittura maggiori, dobbiamo ricorrere all’unico laboratorio di cui disponiamo, ovvero l’Universo stesso, che ci mette a disposizione proprio i buchi neri supermassicci o, meglio, i sistemi composti da questi oggetti celesti come quello che abbiamo scoperto”.

Per saperne di più:

  • l’articolo A close-pair binary in a distant triple supermassive black-hole system di R. Deane et al., pubblicato on line sul sito della rivista Nature