Grazie alle osservazioni del telescopio spaziale Neil Gehrels Swift della NASA, gli scienziati hanno fatto una scoperta sensazionale: il primo segnale proveniente da una coppia di buchi neri supermassicci impegnati a divorare una nube di gas al centro di una galassia lontana. Questo fenomeno cosmico, battezzato AT 2021hdr, presenta caratteristiche uniche e inaspettate:
“Si tratta di un evento estremamente raro e affascinante”, spiega Lorena Hernández-García, astrofisica di fama internazionale. “A differenza di quanto osservato in precedenza, questo segnale si ripete ciclicamente ogni pochi mesi. La nostra interpretazione è che una nube di gas sia stata catturata dalla potente gravità dei due buchi neri, i quali, mentre orbitano l’uno attorno all’altro, strappano via la materia dalla nube e la consumano in modo vorticoso. Questo processo violento genera delle oscillazioni nella luminosità del sistema, un vero e proprio faro cosmico che ci permette di studiare da vicino questi oggetti misteriosi e affascinanti.” Un articolo su AT 2021hdr, guidato da Hernández-García, è stato pubblicato il 13 novembre sulla rivista Astronomy and Astrophysics. I buchi neri doppi si trovano al centro di una galassia chiamata 2MASX J21240027+3409114, situata a 1 miliardo di anni luce di distanza nella costellazione settentrionale del Cigno. La coppia dista circa 16 miliardi di miglia (26 miliardi di chilometri), abbastanza vicini che la luce impiega solo un giorno per viaggiare tra loro. Insieme contengono 40 milioni di volte la massa del Sole. Gli scienziati stimano che i buchi neri completino un’orbita ogni 130 giorni e che entreranno in collisione e si fonderanno tra circa 70.000 anni. AT 2021hdr è stato individuato per la prima volta a marzo 2021 dal Caltech-led ZTF (Zwicky Transient Facility) presso il Palomar Observatory in California. È stato segnalato come una fonte potenzialmente interessante da ALeRCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events). Questo team multidisciplinare combina strumenti di intelligenza artificiale con competenze umane per segnalare eventi nel cielo notturno alla comunità astronomica utilizzando le montagne di dati raccolti da programmi di indagine come ZTF. Come i lettori di GloboChannel.com ricorderanno, in passato abbiamo parlato anche di buchi neri che espellono materia molto tempo dopo aver divorato una stella. Questi fenomeni del cosmo, dunque, continuano a stupire. In questo filmato (credits: F. Goicovic e altri 2016) è riportata l’animazione del gas che incontra due buchi neri supermassicci in questa simulazione. La complessa interazione di forze gravitazionali e di attrito fa sì che la nube si condensi e si riscaldi. Parte del gas viene espulsa dal sistema con ogni orbita dei buchi neri:
“Sebbene si pensasse originariamente che questo flare fosse una supernova, le esplosioni del 2022 ci hanno fatto pensare ad altre spiegazioni”, ha affermato la coautrice Alejandra Muñoz-Arancibia, membro del team ALeRCE e astrofisica presso il Millennium Institute of Astrophysics e il Center for Mathematical Modeling presso l’Università del Cile. “Ogni evento successivo ci ha aiutato ad affinare il nostro modello di ciò che sta accadendo nel sistema”. Sin dal primo brillamento, ZTF ha rilevato esplosioni di AT 2021hdr ogni 60-90 giorni. Hernández-García e il suo team osservano la sorgente con Swift da novembre 2022. Swift li ha aiutati a determinare che la binaria produce oscillazioni nella luce ultravioletta e nei raggi X sulle stesse scale temporali in cui ZTF le vede nella gamma visibile. I ricercatori hanno eseguito un’eliminazione di tipo Riccioli d’oro di diversi modelli per spiegare ciò che hanno osservato nei dati. Inizialmente, pensavano che il segnale potesse essere il sottoprodotto di un’attività normale nel centro galattico . Poi hanno preso in considerazione se un evento di distruzione mareale, ovvero la distruzione di una stella che si era avvicinata troppo a uno dei buchi neri, potesse esserne la causa.
Infine, hanno optato per un’altra possibilità, la rottura mareale di una nube di gas, più grande della binaria stessa. Quando la nube ha incontrato i buchi neri, la gravità l’ha fatta a pezzi, formando filamenti attorno alla coppia, e l’attrito ha iniziato a riscaldarla. Il gas è diventato particolarmente denso e caldo vicino ai buchi neri. Mentre la binaria orbita, la complessa interazione di forze espelle parte del gas dal sistema a ogni rotazione. Queste interazioni producono la luce fluttuante che Swift e ZTF osservano. Hernández-García e il suo team hanno in programma di continuare le osservazioni di AT 2021hdr per comprendere meglio il sistema e migliorare i loro modelli. Sono anche interessati a studiare la sua galassia natale, che al momento si sta fondendo con un’altra vicina, un evento riportato per la prima volta nel loro articolo.
“Mentre Swift si avvicina al suo ventesimo anniversario, è incredibile vedere tutta la nuova scienza che sta ancora aiutando la comunità a realizzare“, ha affermato S. Bradley Cenko, ricercatore principale di Swift presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “C’è ancora così tanto che deve insegnarci sul nostro cosmo in continua evoluzione”. Le missioni della NASA fanno parte di una rete mondiale in crescita che osserva i cambiamenti nel cielo per risolvere i misteri del funzionamento dell’universo. Goddard gestisce la missione Swift in collaborazione con Penn State, il Los Alamos National Laboratory nel New Mexico e la Northrop Grumman Space Systems a Dulles, Virginia. Altri partner includono la University of Leicester e il Mullard Space Science Laboratory nel Regno Unito, il Brera Observatory in Italia e l’Agenzia Spaziale Italiana.
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Fonte: https://science.nasa.gov/missions/swift/nasas-swift-studies-gas-churning-monster-black-holes/
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