SIMULATO CON POTENTI COMPUTER LO SCONTRO FRA BUCHI NERI SUPERMASSICCI

Calcio gravitazionale al cuore di Andromeda

La fusione di due buchi neri supermassicci – e delle rispettive galassie – genera sul buco nero risultante un “calcio” gravitazionale dall’effetto simile al rinculo di un fucile. La potenza di questo fenomeno può stravolgere la struttura delle orbite stellari delle galassie in fusione. Un nuovo studio suggerisce che sia stato un evento del genere, avvenuto miliardi di anni fa, a “spettinare” il centro galattico di Andromeda. Tutti i dettagli su The Astrophysical Journal Letters

     05/11/2021
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L’immagine mostra l’orbita delle stelle attorno a un buco nero supermassiccio prima e dopo un “calcio” gravitazionale. Crediti: Steven Burrows/Jila

Ha la forma di una spirale ed è – fra quelle di grandi dimensioni – la galassia più vicina alla nostra. È riconoscibile a occhio nudo nel cielo notturno e dista circa 2,5 milioni di anni luce dalla Terra. Come la maggior parte delle galassie, possiede un buco nero supermassiccio al centro, quindi cosa rende Andromeda così speciale? Un ammasso di stelle dalla strana forma, quasi ovale, che da decenni affascina gli astronomi e che i ricercatori hanno definito “disco nucleare eccentrico”.

«Quando gli scienziati hanno esaminato per la prima volta Andromeda, si aspettavano di vedere un buco nero supermassiccio circondato da un ammasso di stelle relativamente simmetrico», ricorda Ann-Marie Madigan del Jila, un istituto di ricerca congiunto tra l’Università del Colorado a Boulder (Uc Boulder) e il National Institute of Standards and Technlogy (Nist) «Invece, hanno trovato questa massa enorme e allungata».

Un nuovo studio, condotto da Uc Boulder e pubblicato la scorsa settimana su The Astrophysical Journal Letters, avanza una teoria che potrebbe spiegare la particolare struttura delle orbite stellari e la loro configurazione intorno al centro galattico di Andromeda: pare che il disco stellare al centro della galassia sia il frutto di un potente scontro nel quale Andromeda è rimasta coinvolta miliardi di anni fa. Un team di scienziati ha infatti rielaborato alcune osservazioni di Hubble utilizzando simulazioni al computer per ricostruire ciò che accade quando due buchi neri supermassicci si schiantano. Il risultato suggerisce che la forza generata da tale fusione è talmente potente da riuscire a piegare e trascinare le orbite delle stelle vicino al nucleo galattico, dando origine a forme allungate come quella osservata nel centro di Andromeda.

Quando due galassie si fondono, i loro buchi neri supermassicci iniziano a ruotare freneticamente l’uno intorno all’altro finché non si scontrano, generando infine un unico buco nero. Nel corso delle fasi finali di questo processo rilasciano enormi impulsi di onde gravitazionali. Secondo Tatsuya Akiba – autore principale dello studio – il rilascio di queste onde gravitazionali fa sì che il buco nero subisca un effetto di rinculo tale da venir scagliato nello spazio a velocità che possono raggiungere milioni di chilometri orari. Muovendosi a una tale velocità, i buchi neri supermassicci possono a volte anche sfuggire alla loro stessa galassia. Ma anche quando – come nel caso di Andromeda – non si giunge a un esito così estremo, le orbite delle stelle che ruotano attorno al buco nero vengono scombinate e allungate.

I modelli di centri galattici simulati nel corso dello studio, caratterizzati da centinaia di stelle le cui orbite risultano perturbate a seguito del rinculo subito dal buco nero supermassiccio, mostrano che proprio quest’onda d’urto – o “calcio gravitazionale” – dà origine a una struttura che – guarda caso – somiglia molto alla forma osservata dagli scienziati al centro di Andromeda.

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