Un nuovo modello suggerisce che la fusione dei buchi neri supermassicci risplenderà nella misteriosa luce ultravioletta e dei raggi X mentre si trasformano in un inevitabile incidente.
I buchi neri supermassicci sono milioni o miliardi di volte la massa del sole e risiedono in quasi ogni galassia che ha almeno le dimensioni della nostra Via Lattea, secondo una dichiarazione della NASA. Gli scienziati sanno che le galassie si combinano comunemente; questo accadrà con la Via Lattea e Andromeda, ad esempio, tra circa 4 miliardi di anni.
"Sappiamo che le galassie con buchi neri supermassicci centrali si combinano continuamente nell'universo, eppure vediamo solo una piccola frazione di galassie con due [buchi neri] vicino ai loro centri", Scott Noble, un astrofisico presso il Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland , ha affermato in una nota. [No Escape: Dive Into a a Black Hole (Infographic)]
Mentre gli scienziati hanno già visto delle fusioni di buchi neri in precedenza, queste erano molto più piccole, secondo l'affermazione - paragonabili alle dimensioni di una stella, il che significa da tre a poche decine di volte la massa del sole. Queste fusioni di buco nero di dimensioni stellari sono state rilevate utilizzando il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) della National Science Foundation. Gli scienziati li hanno trovati rilevando le onde gravitazionali, che sono increspature nello spazio-tempo generate dopo queste grandi fusioni.
Le fusioni supermassissime del buco nero saranno più difficili da rintracciare, affermano i funzionari della NASA nella dichiarazione, perché sono spesso molto più distanti ed emettono segnali di onde gravitazionali più deboli. Per rilevare quel piccolo segnale, i rivelatori devono essere posizionati nello spazio per evitare di essere disturbati dalle onde sismiche sul nostro pianeta. Una missione futura che potrebbe farlo è l'Antenna spaziale laser per interferenze laser (LISA) dell'Agenzia spaziale europea, prevista per il lancio negli anni 2030.
Esiste tuttavia un altro metodo per trovare fusioni supermassicci. Quando le galassie si fondono, portano con sé raccolte di gas, polvere, stelle e pianeti. Man mano che si verifica la collisione, gran parte di questo materiale verrebbe trascinato verso i buchi neri, che iniziano quindi a "mangiare" il materiale, generando radiazioni che gli astronomi dovrebbero essere in grado di vedere (prima che il materiale attraversi l'orizzonte degli eventi del buco nero).
La nuova simulazione ha seguito ciò che accade su tre orbite di buchi neri supermassicci che distano circa 40 orbite dalla fusione completa. Il modello suggerisce che in questo momento della fusione, ci sarebbero alcuni raggi UV e raggi X ad alta energia visibili nei telescopi.
"Tre regioni di gas che emettono luce si illuminano quando i buchi neri si fondono, tutti collegati da flussi di gas caldo: un grande anello che circonda l'intero sistema, chiamato disco circumbinary, e due più piccoli attorno a ciascun buco nero, chiamati mini dischi" Funzionari della NASA hanno detto.
"Tutti questi oggetti emettono prevalentemente luce UV", hanno continuato i funzionari. "Quando il gas fluisce in un mini disco ad alta velocità, la luce UV del disco interagisce con la corona di ciascun buco nero, [che è] una regione di particelle subatomiche ad alta energia sopra e sotto il disco. Questa interazione produce raggi X. Quando il tasso di accrescimento è inferiore, la luce UV si attenua rispetto ai raggi X. "
La simulazione suggerisce che i raggi X in una fusione di buco nero supermassiccio saranno più luminosi e più variabili rispetto ai raggi X osservati nei buchi neri supermassicci solitari. (I cambiamenti hanno a che fare con la velocità del gas attorno alle orbite dei buchi neri, nonché con le orbite dei buchi neri che si fondono).
La simulazione è stata eseguita presso il supercomputer Blue Waters del National Center for Supercomputing Applications presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. Questa particolare simulazione ha stimato le temperature del gas, mentre le future simulazioni includeranno parametri come temperatura, massa totale e distanza per vedere gli effetti sulla luce emessa dalla fusione, secondo la dichiarazione.
Il nuovo lavoro è stato dettagliato ieri (2 ottobre) in The Astrophysical Journal.
