In una galassia distante quattro miliardi di anni luce, tre buchi neri supermassicci sono chiusi in un vorticoso abbraccio. È il trio di buchi neri più ristretto conosciuto fino ad oggi e suggerisce persino che questi sistemi ravvicinati siano più comuni di quanto si pensasse in precedenza.
'Ciò che rimane straordinario per me è che questi buchi neri, che sono all'estremo della Teoria della Relatività Generale di Einstein, orbitano l'un l'altro a 300 volte la velocità del suono sulla Terra', ha detto l'autore principale Roger Deane dell'Università di Cape città in a comunicato stampa.
“Non solo, ma utilizzando i segnali combinati dei radiotelescopi di quattro continenti siamo in grado di osservare questo sistema esotico a un terzo dell'universo. Mi dà una grande eccitazione poiché questo sta solo grattando la superficie di una lunga lista di scoperte che saranno rese possibili con lo Square Kilometer Array.
Il sistema, soprannominato SDSS J150243.091111557.3, era identificato per la prima volta come quasar — un buco nero supermassiccio al centro di una galassia, che sta rapidamente accumulando materiale e risplende brillantemente — quattro anni fa. Ma il suo spettro era leggermente stravagante con la sua linea di emissione di ossigeno doppiamente ionizzato [OIII] divisa in due picchi invece di uno.
Una spiegazione favorevole suggeriva che c'erano due buchi neri supermassicci attivi nascosti nel nucleo della galassia.
Una galassia attiva mostra tipicamente linee di emissione strette a picco singolo, che derivano da una regione circostante di gas ionizzato, ha detto Deane a Universe Today. Il fatto che questa galassia attiva mostri righe di emissione a doppio picco suggerisce che ci siano due regioni circostanti di gas ionizzato e quindi due buchi neri supermassicci attivi.
Ma uno dei buchi neri supermassicci era avvolto dalla polvere. Quindi Deane e colleghi hanno scavato un po' più a fondo. Hanno usato una tecnica chiamata Very Long Baseline Interferometry (VLBI), che è un mezzo per collegare tra loro i telescopi, combinando segnali separati fino a 10.000 km per vedere dettagli 50 volte più grandi del telescopio spaziale Hubble.
Osservazioni dal Rete europea VLBI — una serie di antenne europee, cinesi, russe e sudamericane — ha rivelato che il buco nero supermassiccio ricoperto di polvere era ancora una volta due invece di uno, rendendo il sistema tre buchi neri supermassicci in totale.
La rete VLBI. Credito immagine: Roger Deane
'Questo è ciò che è stato così sorprendente', ha detto Deane a Universe Today. “Il nostro obiettivo era quello di confermare i due sospetti buchi neri. Non ci aspettavamo che uno di questi fosse in effetti due, che potevano essere rivelati solo dalla rete europea VLBI a causa dei dettagli molto fini che è in grado di discernere.
Deane e colleghi hanno esaminato sei galassie simili prima di trovare il loro primo trio. Il fatto che ne abbiano trovato uno così rapidamente suggerisce che sono più comuni di quanto si pensasse in precedenza.
La coppia interna di buchi neri del sistema triplo vista dall'European VLBI Network (EVN). Credito immagine: R.P. Deane et al.
Prima di oggi, erano noti solo quattro sistemi di buchi neri tripli, con la coppia più vicina a 2,4 kiloparsec di distanza, circa 2.000 volte la distanza dalla Terra alla stella più vicina, Proxima Centauri. Ma la coppia più vicina in questo trio è separata da soli 140 parsec, circa 10 volte la stessa distanza.
Sebbene Deane e colleghi si siano affidati alla risoluzione fenomenale della tecnica VLBI per separare spazialmente i due buchi neri ravvicinati, hanno anche dimostrato che la loro presenza potrebbe essere dedotta da caratteristiche su larga scala. Il movimento orbitale del buco nero, per esempio, è impresso sui suoi grandi getti, torcendoli in una forma elicoidale. Ciò può fornire ai telescopi più piccoli uno strumento per trovarli con un'efficienza molto maggiore.
'Se il risultato regge, sarà molto bello', ha detto a Universe Today l'esperta di buchi neri supermassicci binari Jessie Runnoe della Pennsylvania State University. Questa ricerca ha molteplici implicazioni per la comprensione di ulteriori fenomeni.
Il primo fa luce sull'evoluzione delle galassie. Due o tre buchi neri supermassicci sono la prova fumante che la galassia ha fuso con un'altra. Quindi, osservando queste galassie in dettaglio, gli astronomi possono capire come le galassie si sono evolute nelle loro forme e dimensioni attuali.
La seconda fa luce su un fenomeno noto come radiazione gravitazionale. La teoria della relatività generale di Einstein prevede che quando uno dei due o tre buchi neri supermassicci si muove a spirale verso l'interno, le onde gravitazionali - increspature nel tessuto stesso dello spazio-tempo - si propagano nello spazio.
I futuri radiotelescopi dovrebbero essere in grado di misurare le onde gravitazionali da tali sistemi mentre le loro orbite decadono.
'Più avanti, in futuro, lo Square Kilometer Array ci consentirà di trovare e studiare questi sistemi con dettagli squisiti e ci consentirà davvero [di] ottenere una comprensione molto migliore di come i buchi neri modellano le galassie nel corso della storia dell'Universo', ha affermato. coautore Matt Jarvis delle Università di Oxford e Western Cape.
La ricerca è stata pubblicata oggi sulla rivista Natura.