Questa nuova scoperta suggerisce che non due, ma tre galassie si sono fuse fondersi, portando ciascuna il proprio buco nero supermassiccio del nucleo galattico.
Delle miriadi di galassie che abbiamo individuato, NGC 6240 si è sempre distinta per la sua forma particolare e la sua insolita luminosità agli infrarossi. Fino ad ora si riteneva che fosse il risultato della collisione di due galassie.
Nel 1983, gli astronomi riportarono le prove della presenza di un doppio nucleo attivo – due buchi neri supermassicci attivi al centro di NGC 6240.
Ora, però, i ricercatori hanno individuato un terzo buco nero supermassiccio.
Questa nuova scoperta suggerisce che non due, ma tre galassie si sono fuse, portando ciascuna il proprio buco nero supermassiccio del nucleo galattico.
“Attraverso le nostre osservazioni con una risoluzione spaziale estremamente elevata“, ha spiegato l’astrofisico Wolfram Kollatschny dell’Università di Gottinga in Germania, “siamo stati in grado di dimostrare che il sistema di galassie interagenti NGC 6240 ospita non due – come precedentemente ipotizzato – ma tre buchi neri supermassicci nel suo centro“.
Dal 1983 sono stati condotti numerosi studi su questa galassia, confermando la scoperta di due nuclei galattici attivi nel cuore di NGC 6240, che si trova a 300 milioni di anni luce di distanza.
Tuttavia, poiché i buchi neri supermassicci sono così vicini tra loro, nel luminosissimo centro galattico, il terzo è sfuggito all’osservazione per tutti questi anni.
Kollatschny e il suo team hanno utilizzato lo spettrografo MUSE 3D montato sul Very Large Telescope di otto metri dell’Osservatorio europeo meridionale in Cile per effettuare osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione della galassia.
Queste immagini hanno rivelato tre nuclei al centro di NGC 6240: un componente settentrionale e due meridionali.
Tuttavia, la nuova scoperta non significa che la ricerca precedente fosse sbagliata; le nuove prove suggeriscono che solo due dei buchi neri stanno attivamente accumulando materia mentre il terzo è attualmente inattivo.
Ognuno dei buchi neri supermassicci è grande oltre 90 milioni di volte la massa del Sole (il buco nero supermassiccio della Via Lattea, Sagittario A *, è di 4 milioni di masse solari). Tutti e tre sono bloccati in un’orbita limitata ad un’area di meno di 1 kiloparsec (3.260 anni luce), e si muovono lentamente verso l’interno l’uno verso l’altro. Inoltre, i due buchi neri meridionali sono separati da una distanza di soli 198 parsec (645 anni luce).
(Kollatschny et al., A&A, 2019)
“Tre buchi neri supermassicci, concentrati in così poco spazio, finora non era mai stata scoperta nell’Universo“, ha detto l’astrofisico Peter Weilbacher dell’Istituto di astrofisica di Leibniz Potsdam in Germania.
“Il presente caso fornisce la prova di un processo di fusione simultanea di tre galassie con i loro buchi neri centrali.”
All’inizio di quest’anno è stata scoperta un’altra tripla fusione, con tre buchi neri supermassicci coinvolti nel processo di fusione al centro di una galassia chiamata SDSS J084905.51 + 111447.2; ma in quel sistema ogni coppia di buchi neri era separata da circa 10 kiloparsecs.
Il fatto che i buchi neri al centro di NGC 6240 siano così vicini l’uno all’altro significa che NGC 6240 è in una fase successiva della sua fusione, un processo che richiede più di un miliardo di anni. Questo stadio più avanzato significa anche che la galassia è più vicina a quello che è noto come il problema finale de parsec.
Secondo la modellazione teorica i buchi neri di due galassie che si fondono finiscon inesorabilmente per trasferire la loro energia orbitale al gas e alle stelle attorno a loro, e quindi iniziando ad orbitare in una spirale sempre più stretta.
Sappiamo che, alla fine, le coppie di buchi neri di massa stellare si uniranno e formeranno un singolo oggetto.
Con i buchi neri supermassicci, però, c’è un problema teorico.
Mentre la loro orbita si restringe, la regione dello spazio in cui possono trasferire energia si curva sempre di più. Quando sono separati da un parsec (circa 3,2 anni luce), teoricamente questa regione di spazio non è più abbastanza grande da supportare un ulteriore decadimento orbitale, quindi rimangono in un’orbita binaria stabile, potenzialmente per miliardi di anni. Questo equilibrio è noto come “problema finale del parsec”.
Le triple fusioni potrebbero essere una soluzione a questo problema, poiché il terzo buco nero potrebbe fornire il calcio in più di cui questi oggetti hanno bisogno per colmare quel vuoto finale.
Ovviamente, i buchi neri al centro di NGC 6240 non si avvicineranno presto a quel parsec finale, potrebbero volerci un altro miliardo di anni o due, e chissà se l’umanità esisterà ancora per vederlo accadere.
Ma i buchi neri dovrebbero produrre onde gravitazionali. Non siamo ancora in grado di rilevarli, ma studiando sistemi come questi, potremmo essere in grado di capire come rilevarli con strumenti futuri e capire cosa succede quando si arriva a quell’ultimo parsec.
La ricerca è stata pubblicata in Astronomy & Astrophysics.
