Tuesday, 21 May 2019

Un buco nero supermassiccio rinnegato

formazione e fuga di un buco nero supermassiccio

 

La galassia 3C186, che si trova a circa 8 miliardi di anni luce dalla Terra, è probabilmente il risultato della fusione di due galassie. Quest’ipotesi è supportata da code di marea arcuate, solitamente prodotte da un rimorchiatore gravitazionale tra due galassie in collisione, identificate 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 quella che potrebbe essere l’incredibile potenza delle onde gravitazionali.
Gli astronomi pensano che questo oggetto, rilevato dal telescopio spaziale Hubble della NASA, sia un caso davvero eclatante. Con una massa superiore a quella di un 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 spostare il buco nero. La spiegazione più plausibile per questa energia propulsiva è che l’oggetto mostruoso sia stato scalciato via dalle onde gravitazionali rilasciate dalla fusione di due buchi neri al centro della galassia ospite.

Il 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 con un modello computerizzato. Il buco nero ha 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 delle 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 oltre 7 milioni di chilometri all’ora“, ha detto il membro del team Justin Ely del STScI. Questa misura è anche un indicatore della velocità del buco nero, perché il gas è ancorato gravitazionalmente al mostruoso oggetto.

L’immagine di Hubble ha rivelato un indizio interessante che ha contribuito a spiegare la posizione del buco nero vagabondo. La galassia ospite ha caratteristiche arcuate, deboli, chiamate code di marea, che vengono prodotte dal rimorchiatore gravitazionale generato 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 sistemano al centro e cominciano roteare intorno a vicenda. Questa azione produrrebbe onde gravitazionali. Mentre i due oggetti pesanti continuano a irradiare l’energia gravitazionale, si avvicinano l’un l’altro nel corso del tempo. Se i buchi neri non hanno la stessa massa e velocità di rotazione, emettono onde gravitazionali prevalentemente in una direzione. I buchi neri infine si fondono, formando un buco nero supermassiccio. L’energia emessa dalla fusione spinge il buco nero dal centro nella direzione opposta a quella di emissione delle onde gravitazionali. 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 colossale buco nero possa essere stato espulso dalla sua sede. Secondo la loro teoria, quando due galassie si fondono, i loro buchi neri si posizionano nel centro della galassia ellittica di nuova formazione. A questo punto i due buchi neri iniziano a orbitare ognuno intorno all’altro, generando onde gravitazionali.

I due oggetti col tempo si avvicinano sempre più l’uno all’altro, irradiando la loro energia gravitazionale. Se i due buchi neri non hanno 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.

A questo punto, il buco nero supermassiccio risultante dalla fusione viene spinto nella direzione opposta a quelle delle onde gravitazionali precedentemente emesse.
I ricercatori hanno avuto 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 da proprietà quali la massa e l’orientamento relativo all’asse di rotazione dei due buchi neri prima della fusione“, ha spiegato Norman dell’ STScI e Johns Hopkins University. “Ecco perché questi oggetti sono così rari.”

Una spiegazione alternativa, anche se improbabile, ipotizza la presenza di un quasar e propone che l’oggetto luminoso (il quasar) visto da Hubble non risieda nella galassia, ma dietro la galassia. L’immagine di Hubble, però, sembra far pensare che l’oggetto si trovi proprio nella galassia.

Se questo fosse il caso, i ricercatori avrebbero rilevato una galassia in sottofondo che ospita il quasar.

C’è da dire, però, che se l’interpretazione data dai ricercatori è corretta, queste osservazioni fornirebbero una forte evidenza del fatto che i buchi neri supermassicci possono realmente fondersi.

Gli astronomi hanno le prove dell’esistenza di collisioni di buchi neri con 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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