I dati ottici di Hubble Space Telescope e Sloan Digital Sky Survey sono mostrati con osservazioni a raggi X raccolte dal Chandra Space Telescope, ognuna delle quali mostra SDSS J084905.51 + 111447.2, che gli scienziati ritengono sia una fusione a triplo buco nero.
(Immagine: © X-ray: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al .; Ottico: SDSS e NASA / STScI)
Prendi tre degli oggetti più imponenti dell'universo, ammazza insieme loro e le loro galassie circostanti, e i fuochi d'artificio saranno sicuramente sorprendenti - e forse, un giorno, gli scienziati vedranno la collisione.
Quel giorno non è ancora arrivato. Ma ora gli astronomi si sono avvicinati, individuando quello che potrebbe essere il coronamento di una fusione così massiccia: tre galassie, ognuna probabilmente nascondendo un supermassiccio buco nero nel loro cuore, sono tutti in rotta di collisione che potrebbe aiutare gli scienziati a capire perché l'universo si presenta così.
"Poiché questi sistemi sono così rari, in realtà non sappiamo molto su di loro come popolazione, motivo per cui è importante trovarne di più", Ryan Pfeifle, autore principale di nuove ricerche che descrivono la scoperta e uno studente di dottorato in astronomia alla George Mason University, ha detto a Space.com. "Se riusciamo a trovare di più, possiamo studiarli come popolazione e dire:" OK, in generale questo è ciò che questi sistemi tendono a comportarsi "."
L'unione dei buchi neri può sembrare una vecchia notizia, ma questo evento non assomiglia affatto alle collisioni che gli scienziati hanno "sentito" attraverso le onde gravitazionali solo negli ultimi anni. Questi segnali sono prodotti da collisioni di buchi neri ognuno può essere al massimo una dozzina di volte la massa del nostro sole, come due goccioline che si fondono senza sforzo su una giacca da pioggia.
Ognuno di buchi neri supermassicci coinvolto nella nuova ricerca contiene la massa di centinaia di milioni di soli ed è circondato da intere galassie di stelle, pianeti e lune. La loro collisione sarebbe come due fiumi infuriati che sfondano una diga e rimodellano il paesaggio con inondazioni. Un simile evento creerebbe onde gravitazionali, ma di una lunghezza così incredibile che i moderni rivelatori semplicemente non riescono a percepirle.
Ma sono queste interazioni che gli astronomi ritengono cruciali per trasformare l'universo in quello che sembra oggi, costellato di misteriose buchi neri supermassicci. "Nessuno sa davvero come possano diventare così massicci abbastanza presto nella storia dell'universo", ha detto a Space.com Shobita Satyapal, consulente e coautrice di Pfeifle e astrofisica della George Mason University. "Uno dei meccanismi più avvincenti in cui possono crescere rapidamente è attraverso queste fusioni di galassie".
Quindi, i ricercatori volevano provare a individuare una tale fusione prima che accadesse. Analisti di dati volontari avevano segnalato una raccolta di obiettivi basati su misurazioni della luce infrarossa come potenziali luoghi in cui due galassie mature si stavano scontrando.
"Abbiamo deciso di cercare di nutrire i buchi neri usando tecniche che non erano mai state usate prima, tecniche sensibili all'oscuramento", ha detto Satyapal. "È una sorta di nuovo approccio per cercare questi buchi neri di alimentazione utilizzando strumenti che non sono stati tradizionalmente utilizzati in queste interazioni in fase avanzata."
Il team dietro la nuova ricerca ha raccolto ulteriori osservazioni su questi luoghi usando Osservatorio dei raggi X Chandra della NASA. Gli scienziati speravano che i dati aggiuntivi avrebbero rivelato un buco nero supermassiccio che banchettava con la materia e sputava raggi X nel cuore di ciascuna galassia in queste coppie di fusione. La digitazione nei raggi X è importante, poiché questi oggetti sono avvolti in nuvole di polvere e gas che bloccano altri tipi di luce.
Ma una coppia, si è scoperto, non era una cosa del genere - da qui la nuova ricerca. Il sistema di destinazione è formalmente noto come SDSS J084905.51 + 111447.2, ma sicuramente non lo chiamiamo così. La versione abbreviata del suo nome è SDSS J0849 + 1114; non chiamiamolo neanche quello. Possiamo semplicemente soprannominarlo Triple? Grazie mille.
Comunque, Pfeifle si è unito al progetto per analizzare il Osservazioni Chandra della Triple e altre potenziali fusioni. La prima volta che ha esaminato i dati Triple, sembrava altrettanto promettente come gli altri potenziali duetti. Fu solo quando rivisitò i dati che realizzò che qualcosa era diverso.
"Quando avevo appena guardato l'immagine a raggi X, in realtà non mi ero reso conto che erano tre fonti di raggi X solo perché ero un giovane studente laureato ingenuo", ha detto Pfeifle. Ma poi ha aggiunto anche dati ottici sull'area. "Quando l'ho allineato, all'improvviso le cose hanno fatto clic e ho detto: 'Oh, aspetta un secondo, è qualcosa di sospetto che sta succedendo lì.'" Il risultato è stata un'ossessione di due anni per determinare se c'erano davvero tre galassie supermassicci che si fondevano .
(La Triple ha attirato anche gli occhi di altri ricercatori. Un team separato di scienziati ha anche concluso che la Triple è probabilmente tre galassie supermassicci in collisione di buco nero, basate su alcune sovrapposizioni e alcuni dati unici. la loro analisi al server di prestampa arXiv.org a luglio e all'epoca ha rifiutato un'intervista con Space.com perché era in fase di revisione tra pari per la pubblicazione. "Sono arrivati a una conclusione simile", ha detto Satyapal, aggiungendo che il loro team ha iniziato a scrivere i loro risultati a febbraio. "È bello vedere che c'è conferma.")
La ricerca di Pfeifle e Satyapal ipotizza che forse la Tripla sia tre galassie che si scontrano, anche se potrebbero semplicemente sfiorarsi, non abbastanza vicine da sprofondare in una spirale finale. Se si tratta di una vera fusione, gli scienziati non possono essere sicuri di quanto possa essere lontana la massiccia collisione, anche se dall'inizio alla fine una tale fusione probabilmente richiederà circa un milione di anni.
In questo momento, le galassie sono tra 11.000 e 23.800 anni luce l'uno dall'altro. Uno del trio nasconde sicuramente un buco nero supermassiccio al centro; anche gli altri due sembrano, ma non mostrano lo stesso segnale rivelatore del primo, hanno detto i ricercatori.
Controintuitivamente, sistemi come il Triple possono essere più istruttivi rispetto alle coppie che la squadra stava effettivamente cercando. Le fusioni in due parti possono strisciare, impiegando più tempo della durata della vita dell'universo per unirsi, ma la presenza di una terza galassia sembra suscitare la collisione, a giudicare dalle simulazioni che gli scienziati hanno corso su tali eventi.
Queste simulazioni suggeriscono anche cosa potrebbe succedere del Triplo se fosse le galassie si scontreranno un giorno. "Ci sarebbe ancora una galassia, inizialmente una specie di naufragio", ha detto Satyapal. La dinamica di una collisione può deformare singole galassie che potrebbero aver avuto inizio, diciamo, come turbinii delicatamente strutturati di stelle come la nostra Via Lattea, in qualcosa di irriconoscibile.
"Pensiamo che queste fusioni, non solo fanno crescere il buco nero, ma trasformano in realtà una galassia a disco in gigantesche galassie ellittiche", ha detto Satyapal. "Hai solo una grande palla di stelle con un enorme buco nero."
La ricerca è descritta in un documento pubblicato il 7 agosto sul server di prestampa arXiv.org e accettato per la pubblicazione in The Astrophysical Journal.
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