Concetto dell’artista che rappresenta 2 buchi neri supermassivi attivi al centro di 2 galassie in fusione. Ognuno di essi è circondato da un disco di accrescimento di gas caldo. Parte del materiale viene espulso lungo l’asse di rotazione di ciascun buco nero, generando getti – devastanti fasci di energia – che incendiando lo spazio viaggiano quasi alla velocità della luce. Immagine fornita da NASA/ ESA/ Joseph Olmsted (STScI).

Buchi neri distanti solo 300 anni luce – più vicini di qualsiasi altra coppia di buchi neri supermassivi osservati – sono stati trovati nei centri di due galassie in fusione.
I due buchi neri si stanno avvicinando sempre di più, secondo i ricercatori.
Essi affermano che questo insolito duo di buchi neri si unirà, creando un singolo, nuovo, enorme buco nero.

NASA ha pubblicato questo articolo il 9 settembre 2024. Modifiche di EarthSky.
Il duo di buchi neri si unirà eventualmente
A fini pratici, le stelle in movimento nello spazio non si scontrano mai. Il rapporto tra il diametro di una stella simile al Sole e la distanza dalla stella vicina più prossima è di circa 1:10 milioni. Tuttavia, le galassie possono collidere. Inoltre, la separazione tra la nostra galassia Via Lattea e la galassia vicina di Andromeda è un’impressionante 2,2 milioni di anni luce. Questo corrisponde a un rapporto di solo 1:20. E alla fine, ci sarà una collisione e fusione tra i due giganti.
Quando due galassie si scontrano, i loro buchi neri supermassivi centrali si uniscono in un singolo enorme buco nero. Infatti, quasi tutte le galassie contengono buchi neri supermassivi al loro interno. Ora, il Telescopio Spaziale Hubble e l’Osservatorio a raggi X Chandra hanno esaminato il cuore di una coppia di galassie in collisione scoprendo due buchi neri supermassivi che danzano l’uno attorno all’altro. Il duo di buchi neri, ingozzato di gas in caduta, brilla intensamente come nuclei galattici attivi. Sono distanti circa 300 anni luce, la coppia più vicina osservata in lunghezze d’onda nella luce visibile e a raggi X.
E si stanno avvicinando.
Concetto dell’artista che rappresenta il cielo notturno della Terra tra 3,75 miliardi di anni. Gli astronomi affermano che la galassia di Andromeda (a sinistra) riempirà il nostro campo visivo, mentre si avvicina a una collisione con la nostra galassia Via Lattea. Immagine fornita da NASA/ ESA/ Z. Levay e R. van der Marel, STScI/ T. Hallas/ A. Mellinger.
Nuclei di due galassie su una traiettoria di collisione
Come due lottatori di sumo pronti a confrontarsi, la coppia confermata più vicina di buchi neri supermassivi è stata osservata in stretta prossimità. Si trovano a circa 300 anni luce di distanza e sono stati rilevati utilizzando il Telescopio Spaziale Hubble della NASA e l’Osservatorio a raggi X Chandra. Questi buchi neri, nascosti nel cuore di due galassie in collisione, sono alimentati da gas e polvere in caduta, il che li fa brillare intensamente come nuclei galattici attivi (AGN).
Questa coppia di AGN è la più vicina mai rilevata nell’universo locale utilizzando osservazioni a multi-lunghezza d’onda (visibile e raggi X). Sebbene gli astronomi abbiano già trovato diverse dozzine di “doppie” buchi neri in precedenza, le loro separazioni sono generalmente molto superiori a quelle scoperte nella galassia ricca di gas MCG-03-34-64. Astronomi che utilizzano radiotelescopi hanno osservato un paio di buchi neri binari in una prossimità ancora più ravvicinata rispetto a MCG-03-34-64, ma senza conferma in altre lunghezze d’onda.
Binaries AGN come questo erano probabilmente più comuni nell’universo primordiale, quando le fusioni galattiche erano più frequenti. Questa scoperta offre uno sguardo ravvicinato unico su un esempio vicino, posizionato a circa 800 milioni di anni luce di distanza.
Come Hubble ha individuato il duo di buchi neri
La scoperta è stata fortuita. Le immagini ad alta risoluzione di Hubble hanno rivelato tre spike di diffrazione ottiche nidificate all’interno della galassia ospite, indicano una grande concentrazione di gas ossigeno luminoso all’interno di un’area molto ristretta.
Anna Trindade Falcão del Centro per l’Astrofisica | Harvard & Smithsonian a Cambridge, Massachusetts, autrice principale della pubblicazione sottoposta a peer-review pubblicata il 9 settembre 2024, su The Astrophysical Journal, ha dichiarato:
Non ci aspettavamo di vedere qualcosa di simile. Questa visione non è un’occorrenza comune nell’universo vicino, e ci ha fatto capire che c’è altro in corso all’interno della galassia.
Gli spike di diffrazione sono artefatti di imaging causati da quando la luce di una regione molto piccola nello spazio si piega attorno allo specchio all’interno dei telescopi.
Una vista a raggi X di una collisione cosmica
Il team di Falcão ha quindi esaminato la stessa galassia nella luce a raggi X utilizzando l’osservatorio Chandra per scavare in ciò che sta accadendo. Falcão ha dichiarato:
Quando abbiamo osservato MCG-03-34-64 nella banda dei raggi X, abbiamo visto due fonti separate e potenti di emissione ad alta energia coincidenti con i punti luminosi ottici visti con Hubble. Abbiamo messo insieme questi pezzi e concluso che stavamo probabilmente guardando due buchi neri supermassivi molto vicini.
Per supportare la loro interpretazione, i ricercatori hanno utilizzato dati radio archivistici provenienti dal Karl G. Jansky Very Large Array vicino a Socorro, New Mexico. Il duo di buchi neri energetici emette anche potenti onde radio. Falcão ha affermato:
Quando si osserva una luce brillante in ottico, raggi X, e lunghezze d’onda radio, molte cose possono essere escluse, portando alla conclusione che possono essere spiegate solo come buchi neri ravvicinati. Quando si mettono insieme tutti i pezzi, si ottiene il quadro del duo AGN.
Luce inspiegabile?
La terza fonte di luce brillante che Hubble ha visto è di origine sconosciuta, e sono necessari ulteriori dati per comprenderla. Potrebbe trattarsi di gas sconvolto dall’energia di un getto di plasma ad alta velocità sparato da uno dei buchi neri, come un getto d’acqua da un tubo da giardino che colpisce un mucchio di sabbia.
I due buchi neri supermassivi si trovavano un tempo al centro delle rispettive galassie ospiti. Una fusione tra le galassie ha avvicinato i buchi neri. Continueranno a spiraleggiarsi sempre più vicini fino a unirsi, forse tra 100 milioni di anni, scuotendo il tessuto dello spazio e del tempo con onde gravitazionali.
In sintesi: Il Telescopio Spaziale Hubble e l’Osservatorio a raggi X Chandra hanno individuato una coppia di buchi neri nei nuclei di due galassie in fusione. Questi buchi neri spiraleranno insieme e infine collideranno.
Fonte: Risoluzione di un candidato nucleo galattico attivo binario con separazione di ?100 pc in MCG-03-34-64
Via NASA