Negli ultimi decenni è andata consolidandosi l’idea che al centro di quasi ogni grande galassia sia presente un buco nero supermassiccio, con una massa milioni o miliardi di volte superiore a quella del Sole. Al centro della Via Lattea c’è SgrA*, al centro di M87 c’è il primo buco nero mai “fotografato” direttamente, e al centro di galassie lontane ci sono buchi neri che divorano materiale ed emettono potenti getti di gas e plasma che chiamiamo “nuclei galattici attivi”. Sono solo alcuni esempi, e su questi gli astronomi lavorano da molto tempo per capire come questi oggetti riescano a raggiungere masse così elevate. L’accrescimento di gas dal mezzo circostante, da solo, richiederebbe tempi troppo lunghi e quindi è probabile che essi crescano anche tramite fusioni con altri buchi neri massicci. Collisioni tra galassie, che fanno incontrare i buchi neri supermassicci nei loro centri: i due orbitano l’uno attorno all’altro a distanze sempre minori, fino a coalescere in un unico oggetto.
Immagine artistica del centro della galassia Markarian 501, da cui si irradiano due potenti getti. Il buco nero supermassiccio al centro, la cui esistenza era già nota, devia parzialmente la luce proveniente dal getto retrostante, formando un cosiddetto anello di Einstein. Questo getto curvo ha molto probabilmente origine da un secondo buco nero non ancora osservato. Le osservazioni radio sono visibili come contorni sullo sfondo. Crediti: Emma Kun / Osservatorio Konkoly HUN-REN / Realizzato con il supporto dell’intelligenza artificiale
Una strada, questa, che rimane tutta da dimostrare: da un lato, i modelli teorici non sono ancora in grado di descrivere con precisione questa fase finale. Dall’altro, finora non è stata osservata alcuna coppia ravvicinata di buchi neri massicci, nonostante le collisioni tra galassie siano comuni e di esempi osservativi siano pieni gli archivi. Finora, appunto. In un articolo accettato per la pubblicazione su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e guidato dal Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn ha rilevato una coppia di buchi neri supermassicci ravvicinati nella galassia Markarian 501 (Mrk 501), nella costellazione di Ercole.
Mrk 501 è una galassia attiva a 456 milioni di anni luce da noi ed emette un potente getto relativistico di particelle che si propaga nello spazio a velocità prossime a quella della luce. Guardando più attentamente la regione centrale, però, gli autori si sono accorti che ci sarebbe anche un secondo getto. Una sorpresa totale, dicono, ma chiaramente visibile nei 23 anni di dati raccolti a diverse frequenze radio che hanno analizzato. Il primo getto, noto da tempo, sarebbe orientato verso la Terra, e per questo appare particolarmente luminoso. Il secondo getto, invece, sarebbe orientato diversamente, risultando quindi più difficile da individuare. Orbitando l’uno attorno all’altro, i due buchi neri causano delle variazioni cicliche nella visibilità dei loro getti.
«Analizzare i dati è stato come trovarsi su una nave: l’intero sistema di getti è in movimento. Un sistema composto da due buchi neri può spiegare questo comportamento: il piano orbitale oscilla», spiega Silke Britzen, prima autrice dello studio. In un giorno di osservazione del giugno 2022, la radiazione emessa dal sistema ha raggiunto la Terra lungo un percorso così curvo da apparire sotto forma di anello: il cosiddetto anello di Einstein. La spiegazione più probabile è che il sistema fosse perfettamente allineato con la nostra linea di vista, e che la lente gravitazionale prodotta dal buco nero in primo piano abbia modellato la luce del secondo getto retrostante.
Analizzando l’evoluzione temporale e le variazioni ricorrenti nella luminosità dei getti, i ricercatori hanno dedotto che i due buchi neri orbitano l’uno attorno all’altro con un periodo di circa 121 giorni. I due sarebbero distanti da circa 250 a 540 volte la distanza fra la Terra e il Sole – un valore estremamente ridotto per oggetti con masse comprese tra 100 milioni e un miliardo di masse solari. Tanto che, secondo gli autori, la separazione potrebbe diminuire così rapidamente da portare alla fusione in appena un centinaio di anni.
Lo studio del sistema, comunque, è limitato dall’enorme distanza tra Mrk 501 e la Terra, che impedisce di osservarlo direttamente distinguendo i due buchi neri come oggetti separati. Nemmeno l’Event Horizon Telescope (Eht), che ha fornito le prime immagini di buchi neri nel 2019 e nel 2022, possiede una risoluzione sufficiente. Tuttavia, gli scienziati si aspettano segnali chiari della progressiva riduzione della distanza: il sistema dovrebbe emettere onde gravitazionali a frequenze molto basse, rilevabili tramite reti di sincronizzazione di pulsar (Pulsar Timing Arrays). Cento anni possono sembrare molti, ma sono davvero pochi considerando le scale temporali a cui si è abituati nello studio degli eventi cosmici. Mai come in questo caso, vale il detto: chi vivrà vedrà.
Per saperne di più:
- Leggi su Mnras l’articolo “Detection of a second jet within the nuclear core of Mkr501“, di S. Britzen, H. Olivares, Gopal-Krishna, F. Jaron, I. N. Pashchenko, E. Kun, F. K. Schinzel, J. Becerra González, D. Paneque, e N. R. MacDonald