Il Viaggio del Buco Nero

I buchi neri supermassicci in genere stazionano al centro delle galassie che li ospitano, ma gli astronomi, utilizzando dati dell’Osservatorio Chandra e di altri telescopi, hanno scovato un oggetto che potrebbe rivelarsi un buco nero supermassiccio in fuga. Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal.

Il candidato buco nero vagante, della massa di circa 160 milioni di soli, è localizzato in una galassia ellittica a circa 3,9 miliardi di anni luce dalla Terra. Gli astronomi sono molto interessati a buchi neri di questo genere perché possono rivelare informazioni importanti sulle proprietà di questi enigmatici divoratori cosmici.

Una spiegazione probabile per il comportamento di questo particolare oggetto, chiamato CXO J101527.2+625911, è che due buchi neri supermassicci abbiano colliso e si siano fusi fino a formarne uno più grande. Se i due buchi neri non hanno la stessa massa e lo stesso tasso di rotazione, emettono onde gravitazionali più forti lungo una direzione, abbastanza forti da provocare un “rinculo” che spinge il buco nero risultante in direzione opposta a quella dove si propagano le onde gravitazionali più intense. Questo “calcio” cosmico avrebbe trascinato il buco nero fuori dal centro galattico. La forza del calcio dipende dal tasso e dalla direzione di rotazione dei due buchi neri più piccoli prima della fusione. Informazioni su queste proprietà possono essere ricavate studiando la velocità dei buchi neri vaganti.

Gli astronomi hanno scoperto il buco nero in fuga setacciando dati a raggi X e ottici di migliaia di galassie. Dapprima hanno utilizzato le osservazioni di Chandra per selezionare galassie che contenessero una sorgente brillante nei raggi X, in quanto questo può essere indicazione di buchi neri supermassicci in rapida crescita.

In seguito i ricercatori hanno controllato se le osservazioni del telescopio Hubble relative a queste galassie rivelassero due picchi vicino al loro centro nell’immagine ottica. Questi due picchi potrebbero dimostrare la presenza di una coppia di buchi neri supermassicci o che un buco nero vagante si è spostato dall’ammasso di stelle situato nel centro della galassia. Dopo ulteriori indagini spettrali è stato individuato un buon candidato a buco nero vagante. I dati del telescopio Hubble rivelano due punti brillanti, uno localizzato al centro della galassia e l’altro a 3.000 anni luce dal centro. La posizione di questa seconda sorgente corrisponde a quella di una sorgente brillante nei raggi X rilevata da Chandra.

Utilizzando dati della Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e del telescopio Keck alle Hawaii il team ha determinato che il buco nero in crescita localizzato vicino al centro della galassia, ma spostato rispetto ad esso, ha una velocità differente dalla galassia. La galassia ospite, inoltre, mostra evidenze di perturbazioni nelle regioni esterne, il che è indicazione di un’avvenuta fusione tra due galassie in un passato relativamente recente. Dal momento che si ritiene le fusioni di buchi neri supermassicci avvengano quando si fondono le galassie che li ospitano, queste evidenze supportano l’idea che sia presente nel sistema un buco nero in fuga. Per di più nella galassia le stelle si stanno formando ad un tasso alto, varie centinaia di masse solari per anno. Questo è in accordo con simulazioni a computer che prevedono che i tassi di formazione stellare possano aumentare nel caso di galassie in fusione, in particolare se contengono buchi neri vaganti.

Un’altra possibile spiegazione per i dati è che due buchi neri supermassicci siano localizzati al centro della galassia ma uno di essi non produca radiazione rilevabile perché sta crescendo troppo lentamente. I ricercatori privilegiano l’ipotesi del buco nero vagante, ma sono necessari ulteriori dati per la conferma.
[ Barbara Bubbi ]

http://chandra.si.edu/photo/2017/rsmbh/

Credit X-ray: NASA/CXC/NRAO/D.-C.Kim; Optical: NASA/STScI; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss