Un buco nero supermassiccio sta viaggiando nello Spazio a 177mila km/h e gli astronomi che l’hanno individuato non sanno perché.
Il buco nero, in rapido movimento, circa 3 milioni di volte più pesante del nostro Sole, sta sfrecciando attraverso il centro della galassia J0437 + 2456, a circa 230 milioni di anni luce di distanza.
Gli scienziati hanno da tempo teorizzato che i buchi neri potrebbero muoversi, ma tale movimento è raro perché la loro massa gigantesca richiede una forza altrettanto enorme per farli spostare.
“Non ci aspettiamo che la maggior parte dei buchi neri supermassicci si muova, di solito si accontentano di stare fermi,” ha affermato Dominic Pesce, leader dello studio e astronomo presso l’Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics.
Indagando su questo raro evento cosmico, i ricercatori hanno iniziato confrontando le velocità di 10 buchi neri supermassicci con le galassie di cui formavano il centro, focalizzando l’attenzione sui buchi neri con acqua all’interno dei loro dischi di accrescimento, cioè la raccolta a forma di spirale di materiale cosmico in orbita intorno ai buchi neri.
Perché l’acqua? Quando l’acqua orbita attorno a un buco nero, entra in collisione con altro materiale e gli elettroni che circondano gli atomi di idrogeno e ossigeno che costituiscono le molecole d’acqua si eccitano a livelli di energia più elevati. Quando questi elettroni tornano al loro stato fondamentale, emettono un raggio di radiazione a microonde simile a un laser chiamato maser.
Sfruttando un fenomeno cosmico noto come “red–shift“, lo spostamento verso il rosso, il fenomeno per cui la luce emessa da un oggetto in allontanamento ha una lunghezza d’onda maggiore rispetto a quella che aveva all’emissione, gli astronomi sono stati in grado di osservare la misura in cui la luce maser dal disco di accrescimento veniva spostata dalla sua frequenza nota stazionaria, per poi misurare la velocità del buco nero in movimento. Hanno considerato più osservazioni da vari telescopi e le hanno combinate tutte insieme usando una tecnica chiamata interferometria di base molto lunga (VLBI): con questa tecnica, i ricercatori sono stati in grado di combinare le immagini di diversi telescopi creando così un’immagine tale da sembrare catturata da un telescopio molto grande, all’incirca delle dimensioni della distanza tra loro. In questo modo, gli scienziati hanno potuto misurare con precisione la velocità dei buchi neri da cui avevano avuto origine.
Uno dei telescopi utilizzati dai ricercatori per l’esperimento è stato quello dell’Osservatorio di Arecibo, che da allora è stato dismesso dopo che la piattaforma dello strumento si è schiantata contro il disco del telescopio nel dicembre 2020.
Dei 10 buchi neri studiati, 9 erano a riposo e uno era in movimento. Va precisato che, sebbene 177mila km/h sia una velocità importante, quello nel mirino non è il buco nero supermassiccio più veloce: in precedenza gli scienziati hanno osservato un buco nero supermassiccio che sfreccia nello Spazio a 7,2 milioni di km/h (risultati pubblicati nel 2017 su Astronomy & Astrophysics).
I ricercatori non sanno cosa possa aver fatto muovere un oggetto così pesante a una velocità così elevata, ma hanno formulato 2 ipotesi.
“Forse stiamo osservando le conseguenze della fusione di due buchi neri supermassicci,” ha affermato Jim Condon, radioastronomo del National Radio Astronomy Observatory. “Il risultato di una tale fusione può causare una ritrazione del buco nero appena nato, e forse lo stiamo osservando mentre sta indietreggiando o mentre si sta assestando di nuovo.”
L’altra possibilità è considerata dagli astronomi molto più rara e nuova: il buco nero supermassiccio potrebbe essere parte di una coppia con un altro buco nero invisibile alle loro misurazioni. “Nonostante ogni aspettativa secondo cui dovrebbero davvero essere in abbondanza là fuori, gli scienziati hanno avuto difficoltà a identificare chiari esempi di buchi neri supermassicci binari,” ha spiegato Pesce. “Quello che forse osserviamo nella galassia J0437 + 2456 potrebbe essere uno dei buchi neri in una tale coppia, con l’altro che rimane nascosto alle nostre osservazioni radio a causa della sua mancanza di emissione di maser.”
Se il buco nero viene trascinato da uno ancora più grande e invisibile, questo potrebbe spiegare perché sta viaggiando così velocemente, ma saranno necessarie ulteriori osservazioni per fare luce sul mistero.
Il gruppo ha pubblicato i risultati della ricerca il 12 marzo su The Astrophysical Journal.
