Si ritiene che ogni galassia massiccia ospiti al suo centro un buco nero supermassiccio (SMBH). La sua massa è correlata con la massa delle regioni interne del suo ospite (e anche con alcune altre proprietà), probabilmente perché l’SMBH cresce ed evolve man mano che la galassia stessa cresce, attraverso fusioni con altre galassie e caduta di materiale dal mezzo intergalattico.
Quando il materiale si fa strada verso il centro galattico e si accumula sull’SMBH, produce un nucleo galattico attivo (AGN); i flussi in uscita o altri feedback dall’AGN agiscono in modo dirompente per estinguere la formazione stellare nella galassia. Le moderne simulazioni cosmologiche ora tracciano in modo coerente la formazione stellare e la crescita di SMBH nelle galassie dall’universo primordiale fino ai giorni nostri, confermando queste idee.
Il processo di fusione si traduce naturalmente in alcuni SMBH leggermente sfalsati rispetto al centro della galassia ingrandita. Il percorso verso un’unica SMBH combinata è complesso. A volte si forma prima un SMBH binario che poi si fonde gradualmente in uno. In questo processo è possibile produrre un’emissione di onde gravitazionali rilevabili.
Tuttavia, a volte la fusione può bloccarsi o essere interrotta: capire perché è uno dei principali enigmi nell’evoluzione di SMBH. Nuove simulazioni cosmologiche con il codice ROMULUS prevedono che anche dopo miliardi di anni di evoluzione alcuni SMBH non si uniscono al nucleo ma finiscono invece per diventare buchi neri erranti che vagano per la galassia.
L’astronomo CfA Angelo Ricarte ha guidato un team di colleghi per caratterizzare questi buchi neri erranti. Utilizzando le simulazioni ROMULUS, il team ha scoperto che nell’universo odierno (cioè circa 13,7 miliardi di anni dopo il big bang) circa il dieci percento della massa dei buchi neri potrebbe trovarsi nei buchi neri erranti.
In tempi precedenti nell’universo, due miliardi di anni dopo il big bang o prima, questi buchi neri erranti potrebbero essere stati ancora più significativi e contenere la maggior parte della massa nei buchi neri.
In effetti, gli scienziati hanno scoperto che in queste prime epoche i buchi neri erranti producevano anche la maggior parte delle emissioni provenienti dalla popolazione SMBH. In un articolo correlato, gli astronomi hanno esplorato le firme osservative della popolazione errante SMBH.
Riferimento: “Origins and demographics of wandering black holes” di Angelo Ricarte, Michael Tremmel, Priyamvada Natarajan, Charlotte Zimmer e Thomas Quinn, 26 marzo 2021, avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
DOI: 10.1093/mnras/stab866