In una galassia a quattro miliardi di anni luce di distanza, tre buchi neri supermassicci sono chiusi in un abbraccio vorticoso. È il trio più stretto di buchi neri finora conosciuto e suggerisce persino che questi sistemi strettamente affollati sono 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, si stanno orbitando a 300 volte la velocità del suono sulla Terra", ha detto l'autore principale Roger Deane dell'Università di Cape Città in un comunicato stampa.
“Non solo, ma utilizzando i segnali combinati dei radiotelescopi nei quattro continenti siamo in grado di osservare questo sistema esotico a un terzo del percorso attraverso l'Universo. Mi dà grande entusiasmo poiché questo sta solo grattando la superficie di una lunga lista di scoperte che saranno rese possibili dall'array Square Kilometer. "
Il sistema, soprannominato SDSS J150243.091111557.3, è stato identificato per la prima volta come un quasar - un buco nero supermassiccio al centro di una galassia, che sta rapidamente accumulando materiale e splendendo brillantemente - quattro anni fa. Ma il suo spettro era leggermente stravagante con la sua linea di emissione di ossigeno doppiamente ionizzata [OIII] divisa in due picchi anziché in uno.
Una spiegazione favorevole suggeriva che c'erano due buchi neri supermassicci attivi nascosti nel nucleo della galassia.
Una galassia attiva in genere mostra linee di emissione strette a picco singolo, che provengono da una regione circostante di gas ionizzato, ha detto Deane a Space Magazine. Il fatto che questa galassia attiva mostri linee di emissione a doppio picco, suggerisce che ci sono due regioni circostanti di gas ionizzato e quindi due buchi neri supermassicci attivi.
Ma uno dei buchi neri supermassicci era avvolto nella polvere. Quindi Deane e colleghi hanno scavato un po 'di più. Hanno usato una tecnica chiamata Very Long Baseline Interferometry (VLBI), che è un mezzo per collegare i telescopi insieme, combinando segnali separati fino a 10.000 km per vedere i dettagli 50 volte più grandi del telescopio spaziale Hubble.
Le osservazioni della rete europea VLBI - una serie di antenne europee, cinesi, russe e sudamericane - hanno rivelato che il buco nero supermassiccio coperto di polvere era ancora una volta due invece di uno, rendendo il sistema tre buchi neri supermassicci in totale.
"Questo è ciò che è stato così sorprendente", ha detto Deane a Space Magazine. “Il nostro obiettivo era confermare i due sospetti buchi neri. Non ci aspettavamo che uno di questi fosse in realtà due, che poteva essere rivelato solo dalla rete europea VLBI a causa dei [molto] dettagli che è in grado di discernere ”.
Deane e colleghi hanno esaminato sei galassie simili prima di trovare il loro primo trio. Il fatto di averne trovato uno così in fretta suggerisce che sono più comuni di quanto si pensasse in precedenza.
Prima di oggi, erano noti solo quattro tripli sistemi di buco nero, con la coppia più vicina distanti 2,4 kiloparsec - 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 solo 140 parsec - circa 10 volte quella stessa distanza.
Sebbene Deane e colleghi si siano basati sulla 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, ad esempio, è impresso sui suoi grandi getti, ruotandoli 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 Space Magazine l'esperta di buco nero supermassiccio binario Jessie Runnoe della Pennsylvania State University. Questa ricerca ha molteplici implicazioni per la comprensione di ulteriori fenomeni.
Il primo fa luce sull'evoluzione della galassia. Due o tre buchi neri supermassicci sono la pistola fumante che la galassia ha fuso con un altro. Quindi, guardando queste galassie in dettaglio, gli astronomi possono capire come le galassie si sono evolute nelle loro forme e dimensioni attuali.
Il secondo fa luce su un fenomeno noto come radiazione gravitazionale. La teoria generale della relatività di Einstein prevede che quando uno dei due o tre buchi neri supermassicci si muovono verso l'interno, le onde gravitazionali - increspature nel tessuto dello spazio-tempo stesso - si propagano nello spazio.
I futuri radiotelescopi dovrebbero essere in grado di misurare le onde gravitazionali da tali sistemi con il decadimento delle loro orbite.
"Inoltre, in futuro, Square Kilometer Array ci permetterà di trovare e studiare questi sistemi con dettagli squisiti e ci permetterà davvero [di] ottenere una comprensione molto migliore di come i buchi neri modellano le galassie sulla storia dell'Universo", ha detto co-autore Matt Jarvis delle Università di Oxford e Western Cape.
La ricerca è stata pubblicata oggi sulla rivista Nature.
