Il quasar più vicino con due buchi neri

L’analisi delle immagini di Hubble in banda ultravioletta ha permesso agli astronomi di concludere che nel nucleo del quasar più vicino alla Terra esiste una coppia di buchi neri supermassicci, uno più grosso dell’altro. Questa scoperta, riportata su Astrophysical Journal, indica che tali sistemi binari potrebbero essere molto più comuni nei nuclei galattici attivi essendo il risultato della violenta fusione di due galassie

L’immagine di Markarian 231, ripresa dal telescopio spaziale Hubble, mostra un nucleo brillante di tipo stellare. L’oggetto si trova a 581 milioni di anni luce ed è il quasar più vicino alla Terra. Credit: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)
L’immagine di Markarian 231, ripresa dal telescopio spaziale Hubble, mostra un nucleo brillante di tipo stellare. L’oggetto si trova a 581 milioni di anni luce ed è il quasar più vicino alla Terra. Credit: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Un quasar, un nucleo attivo brillante alimentato da due buchi neri che stanno orbitando a “ritmo elevato” l’uno attorno all’altro. E non è un quasar “qualunque”,ma Markarian 231 (Mrk 231), il quasar più vicino al nostro pianeta, a 581 milioni di anni luce. I risultati, ottenuti grazie osservazioni realizzate con il telescopio spaziale Hubble, sono pubblicati suAstrophysical Journal e suggeriscono che in generale i nuclei delle galassie attive potrebbero ospitare non uno bensì due buchi neri supermassicci, risultato della violenta fusione (merger) di due galassie.

Come una coppia di pattinatori che ruotano vorticosamente, i due buchi neri stanno generando una enorme quantità di energia che rende il nucleo di Mrk 231 così brillante da superare la luminosità di miliardi di stelle che compongono la galassia ospite. Questa fenomenologia è caratteristica di quegli oggetti che gli astronomi chiamano quasar. I ricercatori hanno analizzato le immagini del nucleo di Mrk 231 in banda ultravioletta utilizzando l’archivio di Hubble per studiare alcune “proprietà estreme e sorprendenti” così come viene descritto nel loro articolo.

Illustrazione artistica del sistema binario di buchi neri nel nucleo di Mrk 231. Come una coppia di pattinatori che si muovono spiraleggiando, i due buchi neri generano una enorme quantità di energia che rende brillante il nucleo. Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
Illustrazione artistica del sistema binario di buchi neri nel nucleo di Mrk 231. Come una coppia di pattinatori che si muovono spiraleggiando, i due buchi neri generano una enorme quantità di energia che rende brillante il nucleo. Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

 

Nel caso in cui fosse presente solo un quasar nel nucleo di Mrk 231, l’intero disco di accrescimento, costituito dal gas caldo e dalla polvere circostante, dovrebbe emettere radiazione ultravioletta. Invece, si nota che l’emissione in banda ultravioletta del disco cala bruscamente verso il centro. Ciò rappresenta una evidenza osservativa che indica la presenza nel disco di una sorta di “grande buco a forma di ciambella” che circonda il buco nero centrale. La migliore spiegazione ai dati osservativi, basata su modelli dinamici, suggerisce che la parte centrale del disco sia stata “scavata” dall’azione deidue buchi che orbitano l’uno attorno all’altro. Il secondo buco nero, quello più piccolo, orbita nell’estremità più interna del disco di accrescimento e possiede il suo “mini-disco” che emette anch’esso radiazione ultravioletta.

Questo grafico semplificato mostra lo spettro del nucleo di Mrk 231 espresso in termini della variazione di luminosità in funzione della lunghezza d’onda dall’ottico all’ultravioletto. Si nota come l’emissione ultravioletta del disco di accrescimento mostra un brusco calo dovuto alla presenza di una sorta di ‘cavità’ al centro del disco prodotta molto probabilmente dall’azione di un secondo buco nero, di massa inferiore, che orbita attorno al buco nero principale. Credit: NASA, ESA, and P. Jeffries (STScI)
Questo grafico semplificato mostra lo spettro del nucleo di Mrk 231 espresso in termini della variazione di luminosità in funzione della lunghezza d’onda dall’ottico all’ultravioletto. Si nota come l’emissione ultravioletta del disco di accrescimento mostra un brusco calo dovuto alla presenza di una sorta di ‘cavità’ al centro del disco prodotta molto probabilmente dall’azione di un secondo buco nero, di massa inferiore, che orbita attorno al buco nero principale. Credit: NASA, ESA, and P. Jeffries (STScI)

«Siamo estremamente eccitati di questa scoperta poiché non solo mostra l’esistenza di una binaria stretta di buchi neri in Mrk 231 ma anche perché apre una nuova strada alla ricerca sistematica di coppie di buchi neri mediante lo studio della radiazione ultravioletta», spiega Youjun Lu del National Astronomical Observatories of China, Chinese Academy of Sciences e co-autore dello studio (vedasi anche l’articolo Due buchi neri nel cuore di un quasar). «La struttura del nostro Universo, caratterizzata dalle galassie giganti e dagli ammassi di galassie, evolve a seguito della fusione di sistemi più piccoli verso sistemi più grandi, perciò i buchi neri binari sono una conseguenza naturale del merger di galassie», aggiunge Xinyu Dai dell’University of Oklahoma e co-autore dello studio.

Gli astronomi calcolano una massa di 150 milioni di Soli per il buco nero primario e di 4 milioni di masse solari per il buco nero compagno. Inoltre, i due oggetti completano un’orbita, l’uno attorno all’altro, ogni 1,2 anni. Si ritiene che il buco nero più piccolo sia il prodotto finale dell’interazione con una galassia più piccola che si è fusa nel corso del tempo con Mrk 231. Di fatto, l’evidenza di un recente merger deriva dall’asimmetria della galassia ospite e dalle lunghe code mareali delle stelle blu più giovani.

Il processo dell’interazione galattica ha reso ora Mrk 231 una “galassia starburst” alquanto attiva caratterizzata cioè da un tasso di formazione stellare almeno 100 volte superiore a quello della Via Lattea. In altre parole, il gas che viene catturato alimenta il “motore centrale”, ossia il buco nero primario, creando una serie di perturbazioni che rendono il gas turbolento secondo un processo che fa partire in maniera significativa la nascita di nuove stelle. Gli scienziati, infine, stimano che i due buchi neri finiranno per collidere entro poche centinaia di migliaia di anni formando un quasar con un buco nero supermassiccio più grande.

Per saperne di più:

 

Articolo originale QUI.

Ti ricordiamo che per commentare devi essere registrato. Iscriviti al Forum di Astronomia.com ed entra a far parte della nostra community. Ti aspettiamo! : )

18 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Grazie, estremamente interessante!

    Da notare, per chi possiede strumenti adeguati (@zanzao, @etruscastro, @Salvatore), che Mrk231, catalogata anche come UGC 8058, è un target fattibile anche per i visualisti:

    Dimensioni 1,3' x 1,0' Mag.integrata in banda V(V_T) 13,61

    Dopo aver letto questo articolo, in primavera dovremo far di tutto per osservarla

    Per quanto riguarda l'astrofisica, invece, come avviene il merge tra due buchi neri?
    E' un fenomeno "quieto" oppure prevede un grande rilascio di energia?
    E' mai stato osservato finora?

  2. Grazie per la segnalazione.
    Avevo letto sul mio libro di riferimento di un quasar alla portata di strumenti amatoriali,ma non so se sia questo.Controllero.
    Intanto ora mi leggo l articolo con calma.

  3. Citazione Originariamente Scritto da Gitt Visualizza Messaggio
    Per quanto riguarda l'astrofisica, invece, come avviene il merge tra due buchi neri?
    E' un fenomeno "quieto" oppure prevede un grande rilascio di energia?
    E' mai stato osservato finora?
    Ci sono diverse collisioni in corso nell'universo, ma i tempi sono.... Astronomici...
    Le simulazioni lasciano intravedere la nascita di intense onde gravitazionali nel merging, sull'aspetto visuale lascio a @Enrico Corsaro...
    Intanto, guarda questi due filmati....

  4. Citazione Originariamente Scritto da Salvatore Visualizza Messaggio
    Avevo letto sul mio libro di riferimento di un quasar alla portata di strumenti amatoriali,ma non so se sia questo
    Penso che ti riferisca a 3C 273, che è il più luminoso in termini di magnitudine apparente e uno dei più vicini (ma non il più vicino, che è quello dell'articolo).

  5. A questo punto se ad esempio la via Lattea e la galassia di Andromeda avrebbero al loro centro duebuchi neri super massivi potrebbero formare un Quasar?

  6. "Le simulazioni lasciano intravedere la nascita di intense onde gravitazionali nel merging..."

    Quindi sarebbe il propagarsi di queste perturbazioni gravitazionali il responsabile dei massivi processi di formazione stellare che si osservano in questo tipo di galassie?

  7. Citazione Originariamente Scritto da Salvatore Visualizza Messaggio
    A questo punto se ad esempio la via Lattea e la galassia di Andromeda avrebbero al loro centro duebuchi neri super massivi potrebbero formare un Quasar?
    Non "se" li avessero.... Ce li hanno! Comunque, l'energia dei quasar è generata allo stesso modo di qualsiasi AGN: dal surriscaldamento dei gas contenuti nel disco di accrescimento ed in caduta sul BN.
    La differenza la fa l'angolazione dei getti relativistici in uscita sopra i poli del BN.
    Se li vediamo uscire quasi esattamente da sopra i poli, allora a noi l'AGN apparirà come un quasar.
    Se poi li vediamo esattamente da sopra i poli, allora vedremo un blazar.
    Quindi, per vedere un quasar occorrono un BN supermassiccio, abbastanza gas e la fortuna di vederlo da sopra i poli...

  8. Citazione Originariamente Scritto da Ares1973 Visualizza Messaggio
    "Le simulazioni lasciano intravedere la nascita di intense onde gravitazionali nel merging..."

    Quindi sarebbe il propagarsi di queste perturbazioni gravitazionali il responsabile dei massivi processi di formazione stellare che si osservano in questo tipo di galassie?
    No, affatto. Il cosiddetto "starbrust" dipende dallo scontro delle nubi interstellari all'interno delle galassie in fusione, che ne causa il repentino collasso.