Gli scienziati, utilizzando le osservazioni del Neil Gehrels Swift Observatory della NASA, hanno scoperto, per la prima volta, il segnale proveniente da una coppia di enormi buchi neri che disturbano una nube di gas al centro di una galassia.
“È un evento molto strano, chiamato AT 2021hdr, che si ripete ogni pochi mesi,” ha dichiarato Lorena Hernández-García, un’astrofisica presso il Millennium Institute of Astrophysics, il Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes e l’Università di Valparaíso in Cile. “Crediamo che una nube di gas abbia avvolto i buchi neri. Mentre orbitano l’uno attorno all’altro, i buchi neri interagiscono con la nube, perturbando e consumando il suo gas. Questo produce un modello oscillante nella luce proveniente dal sistema.”
Un articolo su AT 2021hdr, guidato da Hernández-García, è stato pubblicato il 13 novembre nella rivista Astronomy and Astrophysics.
La coppia di buchi neri si trova 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 è separata da circa 16 miliardi di miglia (26 miliardi di chilometri), abbastanza vicini che la luce impiega solo un giorno a viaggiare tra di 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 si scontreranno e fonderanno in circa 70.000 anni.
AT 2021hdr è stato avvistato per la prima volta nel marzo 2021 dal ZTF (Zwicky Transient Facility) guidato dal Caltech presso l’Osservatorio Palomar 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 dai programmi di indagine come ZTF.
“Anche se questo bagliore è stato inizialmente pensato come una supernova, le esplosioni nel 2022 ci hanno fatto pensare ad altre spiegazioni,” ha detto la co-autrice Alejandra Muñoz-Arancibia, membro del team ALeRCE e astrofisica presso il Millennium Institute of Astrophysics e il Center for Mathematical Modeling dell’Università del Cile. “Ogni evento successivo ci ha aiutato a perfezionare il nostro modello di ciò che sta accadendo nel sistema.”
Dalla prima esplosione, ZTF ha rilevato scoppi da AT 2021hdr ogni 60 a 90 giorni.
Hernández-García e il suo team osservano la fonte con Swift dal novembre 2022. Swift li ha aiutati a determinare che il binario produce oscillazioni nella luce ultravioletta e nei raggi X negli stessi tempi in cui ZTF le osserva nello spettro visibile.
I ricercatori hanno condotto un’eliminazione tipo Riccioli d’Oro di diversi modelli per spiegare ciò che hanno visto nei dati.
Inizialmente, pensavano che il segnale potesse essere il sottoprodotto di una normale attività nel centro galattico. Poi hanno considerato se un evento di distruzione mareale — la distruzione di una stella che si era avvicinata troppo a uno dei buchi neri — potesse essere la causa.
Infine, si sono stabiliti su un’altra possibilità, la distruzione mareale di una nube di gas, una che era più grande del binario stesso. Quando la nube ha incontrato i buchi neri, la gravità l’ha strappata, formando filamenti attorno alla coppia, e l’attrito ha iniziato a riscaldarla. Il gas è diventato particolarmente denso e caldo vicino ai buchi neri. Man mano che il binario orbita, il complesso gioco di forze espelle parte del gas dal sistema ad ogni rotazione. Queste interazioni producono la luce fluttuante che Swift e ZTF osservano.
Hernández-García e il suo team pianificano di continuare le osservazioni di AT 2021hdr per comprendere meglio il sistema e migliorare i loro modelli. Sono anche interessati a studiare la galassia di origine, che attualmente si sta fondendo con un’altra vicina — un evento riportato per la prima volta nel loro articolo.
“Man mano che Swift si avvicina al suo ventesimo anniversario, è incredibile vedere tutta la nuova scienza che sta ancora aiutando la comunità a realizzare,” ha detto S. Bradley Cenko, investigatore principale di Swift presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. “C’è ancora tanto da imparare 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 di come funziona l’universo.
Goddard gestisce la missione Swift in collaborazione con Penn State, il Los Alamos National Laboratory nel New Mexico e Northrop Grumman Space Systems a Dulles, Virginia. Altri partner includono l’Università di Leicester e il Mullard Space Science Laboratory nel Regno Unito, l’Osservatorio di Brera in Italia e l’Agenzia Spaziale Italiana.
Source: NASA
Original text: By Jeanette Kazmierczak
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.