Un recente studio pubblicato sul giornale scientifico The Astrophysical Journal Letters riporta la scoperta di un buco nero supermassiccio in fuga nello spazio a 1600 chilometri al secondo, lasciando dietro di sé una scia di gas e stelle in formazione. Da dove viene questo buco nero e come è stato possibile identificarlo?
La scoperta del buco nero "in fuga"
Quando Pieter van Dokkum e colleghi stavano ispezionando le immagini del telescopio spaziale Hubble per il loro studio sulle galassie del gruppo NGC1052, mai avrebbero pensato di identificare un oggetto così peculiare. Nascosta nelle immagini, si intravedeva una struttura sottile e lineare che a prima vista gli astronomi avevano attribuito ad un raggio cosmico non rimosso in maniera ottimale nella preparazione delle immagini per le misure scientifiche. Ma presto si sono resi conto che quest'oggetto era qualcosa di diverso, che sembrava provenire da una galassia di forma irregolare poco lontana in proiezione.
Per indagare più a fondo di cosa si trattasse, gli astronomi hanno usato lo spettrografo installato sul telescopio Keck I alle Hawaii. Lo spettrografo è in grado di analizzare la luce proveniente da questo oggetto e scomporlo nelle sue lunghezze d'onda costituenti per capire di quali elementi chimici è composto e, a seconda della posizione delle righe di emissione e assorbimento degli elementi chimici, a che distanza l'oggetto e la galassia da cui sembra provenire si trovano.
L'analisi dello spettrografo
L'analisi degli spettri ha rivelato vari dettagli su questa struttura. Essa si trova ad un redshift di z = 0.964, cioè a circa 20 miliardi di anni-luce da noi. Inoltre, la struttura sembra estendersi per ben 202.000 anni-luce, cioè 2 miliardi di miliardi di chilometri. Ma la parte più interessante viene sicuramente dall'analisi della composizione chimica di questi spettri. Gli astronomi hanno trovato forti righe di emissione di idrogeno ed ossigeno ionizzato, indicative sia di formazione stellare in corso nella struttura lineare, sia di gas riscaldato da shock, simili ai boom sonici prodotti dagli aerei. L'ossigeno ionizzato in particolare sembra concentrarsi in un brillante agglomerato all'estremità di partenza della scia luminosa. Dalle immagini inoltre si nota la presenza di un'altra piccola struttura lineare, simmetrica alla prima rispetto al centro della galassia irregolare da cui sembra provenire.
L'ipotesi degli autori sul buco nero
Tutti questi indizi hanno convinto gli autori dello studio che quello che stavano osservando l'effetto di una danza cosmica a tre corpi tra tre buchi neri supermassicci. I ricercatori ipotizzano che circa 50 milioni di anni prima, due buchi neri supermassicci abbiano iniziato ad orbitare tra loro a causa dello scontro tra le due galassie madri al cui centro essi risiedevano. Successivamente, una terza galassia ha iniziato ad interagire col sistema, fino a creare una configurazione instabile di tre buchi neri orbitanti. Le orbite caotiche hanno così causato l'espulsione dal sistema del buco nero più leggero (circa 20 milioni di masse solari) ad altissima velocità, circa 1600 chilometri al secondo. Nell'essere espulso, il buco nero ha interagito col gas che circonda la galassia riscaldandolo e lasciando dietro di sé una lunga scia di gas in raffreddamento da cui nuove stelle stanno nascendo.
Molti dettagli sono ancora da chiarire per confermare lo scenario che i ricercatori hanno ipotizzato. Nuove osservazioni sono in programma con i telescopi James Webb e Chandra (telescopio con il quale è stato anche ricreato il "suono" di un buco nero), al fine di sfruttare le lunghezze d'onda non accessibili ad Hubble. Diversi fenomeni fisici infatti emettono a diverse lunghezze d'onda e solo uno studio condotto su larga parte dello spettro elettromagnetico permetterà ai ricercatori di risolvere questo intrigante mistero cosmico.
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