LA RADIAZIONE DI UN QUASAR VARIA PERIODICAMENTE

Luce intermittente dalla oscura coppia

Secondo un recente studio guidato da una giovane ricercatrice dell’Università del Maryland, la variazione periodica della luce emessa da un quasar sarebbe dovuta all’interazione di due buchi neri supermassicci. Data la loro vicinanza, questi oggetti celesti così estremi potrebbero anche emettere onde gravitazionali. Il commento di Tomaso Belloni (INAF)

Rappresentazione artistica di una coppia di buchi neri interagenti. Crediti: NASA

Rappresentazione artistica di una coppia di buchi neri interagenti. Crediti: NASA

E’ una lunga e articolata danza cosmica quella che avviene quando due galassie si avvicinano e progressivamente si fondono. Ad accompagnarla, di solito, ci sono anche ‘oscuri’ ballerini, ovvero i buchi neri supermassicci presenti nelle galassie interagenti. Gli astronomi ritengono che questi buchi neri, durante la fusione galattica, si avvicinano l’uno all’altro fino a formare un vero e proprio sistema binario e, progressivamente, arrivano anch’essi a fondersi per formare un unico oggetto iperdenso.

Una di queste coppie di buchi neri supermassicci legati gravitazionalmente potrebbe essere stata scoperta da Tingting Liu, giovane ricercatrice dell’Università del Maryland e dal suo team che presentano, in un articolo recentemente pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters, le osservazioni della periodica variazione di luminosità di un quasar. Gli autori ritengono che questa variabilità  possa essere dovuta proprio alla presenza di un sistema binario di buchi neri.

«Pensiamo di essere riusciti ad osservare due buchi neri così vicini come mai prima d’ora» afferma Suvi Gezari, sempre dell’Università del Maryland, coautrice dello studio. «Questi oggetti celesti potrebbero essere talmente prossimi l’uno all’altro da emettere anche onde gravitazionali, un fenomeno predetto dalla teoria della relatività generale di Einstein». I buchi neri di solito divorano materia che, nella sua caduta, viene accelerata e riscaldata  liberando così, specie attorno agli ‘esemplari’ più massicci, una enorme quantità di energia elettromagnetica che li rende i luminosi quasar che riusciamo ad osservare fino ai più remoti confini dell’universo. Quando però due buchi neri vengono a trovarsi in orbita l’uno attorno all’altro, ingurgitano materia in modo meno uniforme e più ritmato. Questa condizione fa ritenere gli astrofisici che anche la luminosità del quasar associato al sistema binario sia intermittente, crescendo e calando in maniera ciclica.

Liu e il suo team sono andati alla ricerca di segnali variabili nei quasar, analizzando i dati raccolti dalla Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS1) Medium Deep Survey, una campagna osservativa in cui il telescopio da 1,8 metri di diametro dell’Osservatorio Haleakala sulle isole Hawaii è stato impiegato per monitorare, nell’arco di tempo di quattro anni, la variazione di luminosità degli oggetti celesti visibili in una determinata porzione di cielo. Da quei dati, gli astronomi hanno individuato una oscillazione alquanto regolare della luminosità nella luce visibile del quasar denominato PSO J334.2028+01.4075, alimentato da un buco nero con una massa vicina a 10 miliardi di volte quella del Sole. Gli astronomi hanno così scoperto che la sua radiazione varia con un periodo di 542 giorni. Un risultato alquanto inusuale, poiché questa classe di oggetti celesti può sì variare di luminosità, ma quasi sempre in modo irregolare. Per confermare questi risultati i ricercatori hanno svolto ulteriori indagini e simulazioni utilizzando dati fotometrici provenienti dal Catalina Real-Time Transient Survey e dati spettroscopici raccolti dalla FIRST Bright Quasar Survey, in attesa di sfruttare, a partire dal 2023 quando verrà inaugurato, un nuovo telescopio, il Large Synoptic Survey Telescope (LSST), potenzialmente in grado di individuare migliaia di questi buchi neri interagenti.

«L’importanza di questo risultato è multipla: per prima cosa oggetti di questo tipo sono previsti dal modello di crescita gerarchica delle galassie, di cui questa scoperta è quindi una forte conferma» commenta Tomaso Belloni, ricercatore INAF presso l’Osservatorio Astronomico di Brera. «Inoltre, i dati osservativi e la procedura applicata per identificare questo quasar doppio sono solo un assaggio di quello che si potrà fare quando il futuro telescopio LSST, che osserverà tutto il cielo ogni pochi giorni, diventerà operativo (ci vorranno ancora diversi anni però). Infine, un oggetto di questo tipo è un ottimo candidato per l’emissione di onde gravitazionali, la cui esistenza è prevista dalla teoria della Relatività Generale, ma che sono state osservate solo indirettamente».

 

Per saperne di più: 

  • l’articolo A Periodically Varying Luminous Quasar at z = 2 from the Pan-STARRS1 Medium Deep Survey: A Candidate Supermassive Black Hole Binary in the Gravitational Wave-driven Regime di Tingting Liu et al., pubblicato online sul sito della rivista The Astrophysical Journal Letters