2 buchi neri supermassicci verso la collisione: futuro tsunami di onde gravitazionali

Gli astronomi hanno scoperto due buchi neri supermassicci che sono al 99% della strada verso una violenta collisione che scuoterà il tessuto stesso dello spazio-tempo.

I buchi neri, che condividono il nome PKS 2131-021, sono bloccati in una danza di sventura a circa 9 miliardi di anni luce dalla Terra, secondo uno studio pubblicato il 23 febbraio su The Astrophysical Journal Letters. I due oggetti si sono mossi costantemente l’uno verso l’altro per circa 100 milioni di anni, secondo una dichiarazione della NASA, e ora condividono un’orbita binaria, con i due buchi neri che orbitano l’uno intorno all’altro ogni due anni circa.

Tra circa 10 mila anni, i due buchi neri si fonderanno, inviando onde gravitazionaliincrespature nel tessuto dello spazio-tempo originariamente previsto da Albert Einstein – che si innalzeranno attraverso l’universo, hanno detto i ricercatori. Anche se nessuno di noi sarà testimone di quella collisione epica, lo studio di PKS 2131-021 ora potrebbe rivelare nuove informazioni su come si formano i buchi neri supermassicci e cosa succede quando due di essi si scontrano.

I buchi neri binari ruotano l’uno intorno all’altro nell’animazione di questo artista (Credito immagine: Caltech/ R. Hurt). Il buco nero più grande lancia nello spazio un getto di materia a velocità quasi pari a quella della luce, consentendo agli astronomi di rilevarlo dalla Terra.

I buchi neri supermassicci – oggetti estremamente scuri e densi che sono centinaia di milioni di volte più massicci del sole terrestre – si trovano nel cuore della maggior parte, se non di tutte, le galassie dell’universo. Gli astronomi non sanno come questi oggetti diventino così grandi, ma una possibilità è che, secondo la NASA, i buchi neri più grandi dell’universo derivino da almeno una fusione tra due buchi neri più piccoli. Il nuovo studio può aiutare a confermare tale ipotesi.

PKS 2131-021 è un tipo speciale di buco nero noto come blazar, in pratica un buco nero supermassiccio che punta un getto di materia sovralimentata direttamente verso la Terra.

Quella materia ha origine dagli anelli di gas caldo che si formano attorno a certi buchi neri; quando un buco nero attira quel gas con la sua potente gravità, della materia può fuoriuscire, invece di essere spinta via in un getto di plasma che viaggia quasi alla velocità della luce.

Gli autori del nuovo studio stavano monitorando la luminosità di circa 1.800 blazar sparsi per l’universo quando hanno notato qualcosa di strano: la luminosità del blazar PKS 2131-021 fluttuava a intervalli regolari, in modo così prevedibile, infatti, che gli autori dello studio hanno paragonato le fluttuazioni al ticchettio di un orologio.

I ricercatori sospettavano che queste variazioni fossero il risultato di un secondo buco nero che trascinava il primo mentre i due oggetti orbitano l’uno attorno all’altro ogni due anni circa, ma il team aveva bisogno di più dati per vedere per quanto tempo durasse questo schema. Quindi i ricercatori hanno scavato nei dati di cinque osservatori, nell’arco di 45 anni. Tutti i dati aggiuntivi corrispondevano alle previsioni del team su come la luminosità del blazar binario dovrebbe cambiare nel tempo.

Se i risultati fossero confermati, PKS 2131-021 sarebbe la seconda coppia di buchi neri binari mai scoperti e la coppia più affiatata che gli scienziati hanno trovato. Gli scienziati hanno scoperto il primo candidato binario di buco nero conosciuto nell’universo nel 2020 in una galassia a circa 3,5 miliardi di anni luce dalla Terra. Tuttavia, quei buchi neri orbitano l’un l’altro ogni nove anni, suggerendo che c’è una distanza molto maggiore tra loro rispetto a quella tra i due membri di PKS 2131-021.

I due mostri buchi neri sono abbastanza grandi e abbastanza vicini da poter scatenare onde gravitazionali prima della loro inevitabile collisione, hanno affermato gli autori dello studio in una dichiarazione. Le future osservazioni di PKS 2131-021 si concentreranno sulla cattura di quelle onde nell’atto.