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Le ultima scoperte dell'astronomia.

QUANDO LA FUSIONE DI DUE BUCHI

NERI GENERA LUCE

Grazie alla Zwicky Transient Facility del Caltech, gli astronomi

hanno rilevato un flare da un quasar distante, a pochi giorni

dalla rilevazione delle onde gravitazionali generate dalla fusione

di due buchi neri avvenuta il 21 maggio 2019 da parte di Ligo/

Virgo - flare che si ritiene sia derivato dalla fusione stessa.

Tutti i dettagli su Physical Review Letters

articolo di Maura Sandri, 30 giugno 2020

Rappresentazione artistica di piccoli buchi neri nel disco di

accrescimento di un grande buco nero supermassiccio, in

orbita l'uno attorno all'altro. Crediti: Caltech / R. Hurt (Ipac)

Quando due buchi neri spiraleggiano l'uno attorno all'altro e

infine si scontrano, fondendosi generano increspature nello 

spaziotempo chiamate onde gravitazionali.

Visto che i buchi neri di per sé non emettono luce, dalla fusione

non ci aspetta alcuna emissione luminosa o, più in generale, non

ci aspetta alcuna emissione di radiazione elettromagnetica.

Tuttavia, due astrofisici del Cuny Graduate Center -

 K. E. Saavik Ford e Barry McKernan - hanno ipotizzato che

una fusione di due buchi neri potrebbe in realtà generare "luce".

E ora, per la prima volta, gli astronomi hanno trovato le prove di

uno di questi scenari nel quale è stata effettivamente generata luce.

Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters.

Il team che ha effettuato la scoperta è composto da scienziati

del Cuny Graduate Center, della Zwicky Transient Facility (Ztf) del 

Caltech, del Borough of Manhattan Community College (Bmcc) e

dell'American Museum of Natural History (Amnh).

Sono loro che hanno individuato quello che sembra essere un

bagliore di luce (flare) provenire da una coppia di buchi neri

coalescenti.

L'evento - chiamato S190521g - è stato identificato per la prima

volta dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory

 (Ligo) della National Science Foundation (Nsf) e dall'European

Virgo detector il 21 maggio 2019, quando sono  state rilevate le

onde gravitazionali generate dall'evento di fusione di due buchi neri.

Poco dopo, gli scienziati della Ztf - che si trova presso l'Osservatorio

Palomar, vicino a San Diego - hanno rivisto le loro registrazioni

dell'evento e hanno scoperto quello che potrebbe essere un flare

proveniente dai buchi neri coalescenti.

«Al centro della maggior parte delle galassie si nasconde un buco

nero supermassiccio.

È circondato da un nugolo di stelle, alcune delle quali morte, compresi

buchi neri», riferisce Ford, professore presso il Graduate Center,

Bmcc e Amnh.

«Questi oggetti brulicano come api attorno alla mostruosa ape regina

al centro.

Possono trovare, per poco tempo, partner gravitazionali con cui accop-

piarsi ma di solito li perdono rapidamente, per via della folle danza.

Ma nel disco del buco nero supermassiccio, il gas che scorre converte

il pogo del nugolo in un minuetto classico, organizzando i buchi neri in

modo che riescano ad accoppiarsi», spiega l'astrofisico.

Una volta che i buchi neri si fondono, il nuovo buco nero più grande

viene proiettato in una direzione casuale, sollevandosi rispetto al piano

del disco.

«È la reazione del gas a questo proiettile che accelera che crea un

bagliore luminoso, visibile con i telescopi», ha detto il coautore McKernan,

professore di astrofisica presso il Graduate Center, Bmcc e Amnh.

Lo strumento Zwicky Transient Facility (Ztf) instrument installato

sul Samuel Oschin Telescope all'Osservatorio di Palomar.

La camera Ccd di grande formato è situata all'interno del tubo del

telescopio, al fuoco dello specchio primario. Crediti: Caltech Optical

Observatories

«Questo buco nero supermassiccio stava "gorgogliando" da anni prima

di emettere improvvisamente il flare», riporta il primo autore dello

studio Matthew Graham, professore di astronomia presso il Caltech

e scienziato del progetto Ztf.

«Il flare si è verificato sulla giusta scala temporale e nella giusta posizione,

tali da coincidere con l'evento dell'onda gravitazionale.

Nel nostro studio, concludiamo che il flare è probabilmente il risultato di

una fusione di buchi neri, ma non possiamo escludere completamente altre

possibilità».

Si prevede che tale bagliore sia iniziato giorni o settimane dopo la fase

iniziale di generazione delle onde gravitazionali, prodotte durante la fusione.

In questo caso, Ztf non ha subito catturato l'evento, ma quando - mesi dopo

- gli scienziati sono tornati indietro e hanno guardato le immagini archiviate

di Ztf, hanno individuato un segnale iniziato giorni dopo l'evento delle onde

gravitazionali di maggio 2019 e riscontrato che il flare si è attenuato

lentamente per un periodo di un mese.

Gli scienziati hanno tentato di dare uno sguardo più dettagliato allo spettro

del buco nero supermassiccio, ma purtroppo l'emissione era già svanita.

Un'indagine di questo tipo avrebbe offerto ulteriore supporto all'idea che

il flare provenisse dalla fusione di buchi neri all'interno del disco di

accrescimento del buco nero supermassiccio.

Tuttavia, i ricercatori affermano di essere stati in grado di escludere

ampiamente altre possibili cause del bagliore osservato, tra cui una supernova 

o un evento di interazione mareale, che si verifica quando un buco nero

divora una stella.

Inoltre, il team afferma che è improbabile che il flare provenga dalle solite

attività del buco nero supermassiccio, che si nutre regolarmente del suo

disco circostante.

Utilizzando la Catalina Real-Time Transient Survey, condotta dal Caltech,

sono stati in grado di valutare il comportamento del buco nero negli ultimi

15 anni e hanno scoperto che la sua attività è stata relativamente normale

fino a maggio del 2019, quando si è improvvisamente intensificata.

«I buchi neri supermassicci come questo esibiscono flare tutto il tempo.

Non sono oggetti silenziosi, ma i tempi, le dimensioni e la posizione di

questo flare sono stati spettacolari», riporta il coautore Mansi Kasliwal,

del Caltech.

«Il motivo per cui la ricerca di flare come questo è così importante è che

aiuta enormemente nelle questioni aperte di astrofisica e cosmologia.

Se riusciremo a osservarlo di nuovo e a rilevare la luce dalle fusioni di

altri buchi neri, allora potremo inchiodare questi buchi neri e scoprire di

più sulle loro origini».

Il buco nero appena formato dovrebbe causare un altro flare nei prossimi

anni, in quanto il processo di fusione ha proiettato l'oggetto fuori dal disco

del buco nero supermassiccio per poi, però, rientrare nel disco stesso e

produrre così un altro lampo di luce, che Ztf dovrebbe essere in grado di

vedere. Aspetteremo con pazienza.

Per saperne di più

Leggi su Physical Review Letters l'articolo "Candidate Electromagnetic 

Counterpart to the Binary Black Hole Merger Gravitational Wave

Event S190521g" di M. J. Graham, K. E. S. Ford, B. McKernan,

N. P. Ross, D. Stern, K. Burdge, M. Coughlin, S. G. Djorgovski,

 A. J. Drake, D. Duev, M. Kasliwal, A. A. Mahabal, S. van Velzen,

J. Belicki, E. C. Bellm, R. Burruss, S. B. Cenko, V. Cunningham, 

G. Helou, S. R. Kulkarni, F. J. Masci, T. Prince, D. Reiley,

H.Rodriguez, B. Rusholme, R. M. Smith, M. T. Soumagnac