La vita turbolenta di due buchi neri supermassicci catturati in un crash galattico

Un team internazionale di astronomi ha utilizzato (ALMA) per creare l'immagine più dettagliata del gas che circonda due buchi neri supermassicci in una galassia che si fonde.

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Un team internazionale di astronomi ha utilizzato (ALMA) per creare l’immagine più dettagliata del gas che circonda due buchi neri supermassicci durante la fusione di due galassie.
A 400 milioni di anni luce dalla Terra, nella costellazione di Ofiuco, due galassie si stanno fondendo andando a formare la galassia che conosciamo come NGC 6240. Questa ha una forma particolare ed è stata osservata molte volte prima, poiché è relativamente vicina. Ma NGC 6240 è complessa e caotica. La collisione tra le due galassie è ancora in corso, con i suoi due buchi neri supermassicci in collisione crescente. Buchi neri che probabilmente si fonderanno in un buco nero più grande.
Per capire cosa stia succedendo all’interno di NGC 6240, gli astronomi stanno osservando in dettaglio la polvere e il gas che circondano i buchi neri, ma le immagini precedenti non erano state abbastanza nitide per farlo. Nuove osservazioni ALMA hanno aumentato la risoluzione delle immagini di un fattore dieci, mostrando per la prima volta la struttura del gas freddo nella galassia, anche all’interno della sfera di influenza dei buchi neri.

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NGC 6240 visto con ALMA (in alto) e il telescopio spaziale Hubble (in basso). Nell’immagine ALMA, il gas molecolare è blu e i buchi neri sono i punti rossi. L’immagine ALMA fornisce la vista più nitida del gas molecolare attorno ai buchi neri in questa galassia che si fonde.
Credit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), E. Treister; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; NASA / ESA Hubble

La chiave per comprendere questo sistema galattico è il gas molecolare“, ha spiegato Ezequiel Treister della Pontificia Universidad Católica di Santiago, in Cile. “Questo gas è il carburante necessario per formare le stelle, ma alimenta anche i buchi neri supermassicci, che consente loro di crescere“.
La maggior parte del gas si trova in una regione tra i due buchi neri. Osservazioni meno dettagliate prese in precedenza hanno suggerito che questo gas potrebbe essere un disco rotante. “Non troviamo alcuna prova per questo“, ha detto Treister. “Invece, vediamo un flusso caotico di gas con filamenti e bolle tra i buchi neri. Parte di questo gas viene espulso verso l’esterno con velocità fino a 500 chilometri al secondo. Non sappiamo ancora cosa causi questi deflussi“.
Un altro motivo per osservare il gas in modo così dettagliato è che aiuta a determinare la massa dei buchi neri. “I modelli precedenti, basati sulle stelle circostanti, indicavano che i buchi neri erano molto più massicci di quanto ci aspettassimo, circa un miliardo di volte la massa del nostro Sole“, ha affermato Anne Medling dell’Università di Toledo in Ohio. “Ma queste nuove immagini ALMA per la prima volta ci hanno mostrato quanto gas viene catturato nella sfera di influenza dei buchi neri. Questa massa è significativa e quindi stimiamo che le masse del buco nero siano inferiori: circa alcune centinaia di milioni di volte la massa del nostro Sole. Sulla base di questo, riteniamo che la maggior parte delle precedenti misurazioni del buco nero in sistemi come questo potrebbero scendere del 5-90 percento”.
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Grafico a stelle che mostra la posizione della galassia che si fonde NGC 6240, nella costellazione di Ofiuco. NGC 6240 si trova a circa 400 anni luce dalla Terra.
Credit: IAU; Rivista Sky & Telescope; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Anche il gas si è rivelato più vicino ai buchi neri di quanto gli astronomi si aspettassero. “Si trova in un ambiente molto estremo“, ha spiegato Medling. “Pensiamo che alla fine cadrà nel buco nero, o verrà espulso ad alta velocità“.
Gli astronomi non trovano prove per un terzo buco nero nella galassia, che un’altro gruppo di ricercatori ha recentemente affermato di aver scoperto . “Non vediamo gas molecolare associato a questo terzo nucleo“, ha detto Treister. “Potrebbe essere un ammasso stellare locale anziché un buco nero, ma dobbiamo studiarlo molto di più per dire qualcosa al riguardo con certezza“.
L’alta sensibilità e risoluzione di ALMA  sono cruciali per saperne di più sui buchi neri supermassicci e sul ruolo del gas nelle galassie interagenti. “Questa galassia è così complessa, che non potremmo mai sapere cosa sta succedendo al suo interno senza queste dettagliate immagini radio“, ha detto Loreto Barcos-Muñoz dell’Osservatorio Nazionale di Radioastronomia a Charlottesville, in Virginia. “Ora abbiamo un’idea migliore della struttura 3D della galassia, che ci dà l’opportunità di capire come si evolvono le galassie durante le ultime fasi di una fusione in corso. Tra poche centinaia di milioni di anni, questa galassia apparirà completamente diversa“.

The Turbulent Life of Two Supermassive Black Holes Caught in a Galaxy Crash