11/11/18

L'unione fa la forza **

Ormai sappiamo molto bene che i buchi neri centrali di due galassie, che si sono scontrate e fuse assieme, sono capaci di unire le loro forze e di diventare uno solo: per una grande galassia ci vuole un grande buco nero (come, più o meno, recitava una celebre pubblicità). Mentre lo fanno, stropicciano talmente lo spaziotempo che si è già riusciti con i mezzi terrestri (LIGO) a sentire (o vedere o come preferite) le onde gravitazionali che hanno emesso. Ma quanto è frequente questo gioco di collaborazione completa?

Sappiamo bene che nell'Universo nessuno ha paura del diverso. Anzi, spesso viene cercato con grande interesse. Il caso della collisione di due galassie è emblematico. Se sono entrambe di stazza comparabile, dopo aver eseguito balletti raffinati ed eleganti da far invidia a quelli della Scala di Milano, tendono a unirsi in una sola celebrando l'unione di due popolazioni "diverse" attraverso un'esplosione di nuove nascite stellari. Ma i "capi" delle due popolazioni si guardano bene dal cercare di prevalere uno sull'altro, e cercano anch'essi un'unione. Tenere a bada una galassia non è facile... tenerne a bada due che si sono unite è ancora più difficile ed è molto meglio fondersi per acquistare maggiore forza e controllare meglio la nuova situazione. E se lo spaziotempo si stropiccia un po'... poco male, tanto c'è chi ormai è capace di rendersene conto.

Sarebbe molto bello assistere in diretta a questa magnifica unione di motori che fino ad allora si sentivano gli unici regolatori della propria città stellare. Purtroppo, non è facile vedere queste fasi di avvicinamento. Innanzitutto i buchi neri sono... neri e non sono certo loro che possono essere visti. Fortunatamente, però, si potrebbe pensare che nel caos della fusione galattica il gas si metta a scorrazzare a destra e a manca e venga utilizzato dai buchi neri per cibarsi e acquistare le forze necessarie. In parole più tecniche i due buchi neri dovrebbero essere molto attivi, circondati da dischi di accrescimento e capaci di sparare i loro getti ad altissima velocità.

I problemi però rimangono... innanzitutto è interessante vederli quando sono molto vicini tra loro e questo non è ancora semplice con i telescopi attuali (aspettando il Webb...) perché le distanze angolari sono decisamente molto piccole. Inoltre nella zona di prossima unione vi è molta polvere scura, proprio quella che dà il cibo ai due buchi neri in fase di attività e, quindi, teoricamente visibili. Teoricamente però, dato che la polvere vieta di vedere cosa c'è in mezzo ad essa (capita lo stesso anche per il nostro buco nero).

Ogni tanto ci si è riusciti ed è stato in grado di farlo anche lo Hubble Space Telescope, ma sono casi molto rari (e poi i buchi neri devono essere abbastanza distanti tra loro). Si può allora lavorare con molta calma e metodo... Innanzitutto cercare le galassie che si stanno unendo o che si sono unite da poco. Poi scegliere quelle che mostrano al loro centro un qualcosa di sicuramente attivo attraverso radiazioni visibili anche attraverso la coltre nuvolosa del centro in pieno caos. Anzi, l'esistenza di un centro molto carico di gas e polvere che oscura la vista normale è già un segno che  qualcosa di notevole sta succedendo. Utilizzare, perciò, i raggi X, capaci di leggere attraverso il "temporale" e capire se abbiamo di fronte un buco nero in piena attività.

Un buco nero oppure due? Beh, possiamo sempre andare a controllare su vecchie immagini di Hubble o -meglio- utilizzare l'ottica adattiva del telescopio Keck capace di separare in modo eccezionale e nell'infrarosso, dove la nube crea meno fastidio.

Così è stato fatto per qualche centinaio di galassie, tra cui 96 sono state analizzate con il Keck. Ebbene, il 17% di queste galassie mostravano chiari segni di una coppia di buchi neri attivi al loro centro.

Alcuni esempi di coppie di buchi neri galattici prossimi alla fusione. L'immagine in alto a sinistra è stata ripresa da Hubble e mostra l'unione di due galassie (NGC 6240). Un caso in cui i due buchi neri sono molto evidenti anche solo zoomando. Gli altri quattro casi mostrano le immagini infrarosse del Keck (sulla destra) e quelle delle galassie in collisione prese da Pan-STARRS (a sinistra). Gli esempi della figura si riferiscono a buchi neri che dovrebbero essere adistanze dell'ordine di 3000 anni luce, un niente, tale da far prevedere la fusione entro 10 milioni di anni. Le galassie scelte si trovano nella zona che dista da noi intorni ai 300 milioni di anni luce. Fonte: NASA, ESA, e M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); immagini Keck : W. M. Keck Observatory e M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); immagini Pan-STARRS : Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System e M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)
Alcuni esempi di coppie di buchi neri galattici prossimi alla fusione. L'immagine in alto a sinistra è stata ripresa da Hubble e mostra l'unione di due galassie (NGC 6240), un caso in cui i due buchi neri sono molto evidenti anche solo zoomando. Gli altri quattro casi mostrano le immagini infrarosse del Keck (sulla destra) e quelle delle galassie in collisione prese da Pan-STARRS (a sinistra). Gli esempi della figura si riferiscono a buchi neri che dovrebbero essere a distanze dell'ordine di 3000 anni luce, un niente, tale da far prevedere la fusione entro 10 milioni di anni. Le galassie scelte si trovano nella zona che dista da noi intorni ai 300 milioni di anni luce. Fonte: NASA, ESA, e M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); immagini Keck : W. M. Keck Observatory e M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); immagini Pan-STARRS : Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System e M. Koss (Eureka Scientific, Inc.).

Guardando invece galassie che non mostravano nuvole troppo spesse al cento, segno di grande movimento e di tanto cibo a disposizione, si è arrivati solo all'1% di possibili oggetti doppi.

L'intera faccenda è, in fondo, molto logica. Per poter vedere i buchi neri è necessario che mangino e che emettano nell'X. La fusione finale, perciò, non solo fa uno più uno uguale a uno molto più grosso, ma mette assieme oggetti che si stanno rimpinzando come pochi e che se fossero restati isolati nella loro galassia avrebbero seguito una dieta molto più rigida. Un processo che ha molti lati interessantissimi: ci fa capire quando i buchi neri possono essere doppi e ci fa stimare più o meno il tempo di abbraccio finale (si parla di poche decine di milioni di anni); ci fa capire che i buchi neri crescono di massa non solo perché si uniscono, ma perché facendolo ingrassano più del dovuto; ci fa capire che l'unione di buchi neri è decisamente più frequente di quanto si pensasse fino a poco tempo fa; ci fa stimare quanti stropicciamenti ci potremmo aspettare di vedere attraverso le onde gravitazionali; ci fa, infine, sperare che con il Webb si vedranno buchi neri talmente vicini da essere veramente prossimi alla fusione finale.

Beh... materiale su cui lavorare ce n'è parecchio, direi...

Articolo originale QUI

E, per non farci mancare niente, qualche altra probabile "coppia" vicina al matrimonio:

M.J.Koss et al., Nature, volume 563, 214–216 (2018)
M.J.Koss et al., Nature, volume 563, 214–216 (2018)

 

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