Friday, 21 Sep 2018

Un buco nero supermassiccio rinnegato

La galassia 3C186, che si trova a circa 8 miliardi di anni luce dalla Terra, è probabilmente il risultato di una fusione di due galassie. Questo è supportato da code di marea arcuate, solitamente prodotte da un rimorchiatore gravitazionale tra due galassie in collisione, identificata dagli scienziati. La fusione delle galassie ha anche portato ad una fusione dei due buchi neri nei loro centri, e il buco nero risultante è stato poi espulso dalla sua galassia madre dalle onde gravitazionali create dalla fusione. Credit: NASA, ESA, e M. Chiaberge (STScI / ESA)

Gli astronomi hanno scoperto un buco nero supermassiccio che è stato spinto fuori dal centro di una galassia distante da quello che potrebbe essere l’incredibile potenza delle onde gravitazionali.
Gli astronomi pensano che questo oggetto, rilevato dal telescopio spaziale Hubble della NASA, è un caso molto eclatante. Di peso superiore a 1 miliardo di soli, il buco nero canaglia è il più massiccio buco nero mai rilevato ad essere stato cacciato dalla sua sede centrale.
I ricercatori stimano che ci sia voluta l’energia equivalente di 100 milioni di supernove che esplodono contemporaneamente per buttare a mare il buco nero. La spiegazione più plausibile per questa energia propulsiva è che l’oggeto mostruoso sia stato scalciato via dalle onde gravitazionali rilasciate dalla fusione di due buchi neri al centro della galassia ospite.
l team ha calcolato la distanza del buco nero dal nucleo, confrontando la distribuzione della luce delle stelle nella galassia ospite con quella di una galassia ellittica normale da un modello di computer. Il buco nero aveva percorso più di 35.000 anni luce dal centro, che è più che la distanza tra il sole e il centro della Via Lattea.
Sulla base di osservazioni spettroscopiche scattate da Hubble e l’indagine Sloan, i ricercatori hanno stimato la massa del buco nero e misurato la velocità del gas intrappolato
“Con nostra sorpresa, abbiamo scoperto che il gas attorno al buco nero stava volando dalla distanza dal centro della galassia a 4,7 milioni di miglia all’ora”, ha detto membro del team Justin Ely del STScI. Questa misura è anche un indicatore della velocità del buco nero, perché il gas è bloccato gravitazionalmente al mostruoso oggetto.
L’immagine di Hubble ha rivelato un indizio interessante che ha contribuito a spiegare la posizione ribelle del buco nero. La galassia ospite ha caratteristiche arcuate, deboli, chiamati code di marea, prodotte da un rimorchiatore gravitazionale tra due galassie in collisione. Questa evidenza suggerisce una possibile unione tra il sistema 3C 186 e un’altra galassia, ognuno con, buchi neri centrali che possono fondersi.

Questa illustrazione mostra come le onde gravitazionali possano spingere un buco nero dal centro di una galassia. Lo scenario inizia nel primo pannello con la fusione di due galassie, ciascuna con un buco nero centrale. Nel secondo pannello, i due buchi neri della galassia di prossima fusione si sstemano in centro e cominciano roteare intorno a vicenda. Questa azione energica produce onde gravitazionali. Mentre i due oggetti pesanti continuano a irradiare via l’energia gravitazionale, si muovono più vicini gli uni agli altri nel corso del tempo, come si è vede nel terzo pannello. Se i buchii neri non hanno la stessa massa e velocità di rotazione, emettono onde gravitazionali maggiormente in una direzione, come mostrato dalla zona luminosa in alto a sinistra. I buchi neri infine fondono nel quarto pannello, formando un buco nero. L’energia emessa dalla fusione spinge il buco nero dal centro nella direzione opposta delle onde gravitazionali forti. Credit: NASA, ESA, e A. Feild (STScI)

Sulla base di questa prova visibile, insieme con il lavoro teorico, i ricercatori hanno sviluppato uno scenario per descrivere come il buco nero colossale potrebbe essere espulso dalla sua sede centrale. Secondo la loro teoria, due galassie si fondono, ed i loro buchi neri si depositano nel centro della galassia ellittica di nuova formazione. Appena i buchi neri cominciano a volteggiare intorno a vicenda, vengono prodotte onde gravitazionali. Gli oggetti pesanti si avvicinano gli uni agli altri e nel tempo irradiano via l’energia gravitazionale. Se i due buchi neri non hanno la stessa massa e velocità di rotazione, emettono onde gravitazionali con più forza lungo una direzione. Quando i due buchi neri si scontrano, smettono di produrre onde gravitazionali. Il buco nero nato dalla recente fusione indietreggia poi nella direzione opposta delle onde gravitazionali più forti sparandolo fuori come un razzo.
I ricercatori hanno la fortuna di aver catturato questo evento unico, perché non tutte le fusioni di buchi neri producono onde gravitazionali squilibrate che spingono un buco nero nella direzione opposta. “Questa asimmetria dipende dalle proprietà quali la massa e l’orientamento relativo agli assi di rotazione dei buchi neri prima della fusione”, ha detto Norman di STScI e Johns Hopkins University. “Ecco perché questi oggetti sono così rari.”
Una spiegazione alternativa a quasar offset, anche se improbabile, propone che l’oggetto luminoso non risieda nella galassia, ma si troverebbe (il quasar) dietro la galassia, ma l’immagine di Hubble dà l’illusione che sia alla stessa distanza della galassia. Se questo fosse il caso, i ricercatori avrebbero rilevato una galassia in background che ospita il quasar.
Se l’interpretazione dei ricercatori è corretta, le osservazioni possono fornire una forte evidenza che i buchi neri supermassicci possono realmente fondersi. Gli astronomi hanno le prove di collisioni di buchi neri per buchi neri di massa stellare, ma il processo di regolazione dei buchi neri è più complesso e non completamente compreso.

Fonte : Astronomy & Astrophysics

“The puzzling case of the radio-loud QSO 3C 186: a gravitational wave recoiling black hole in a young radio source?”

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