La caccia elettromagnetica alle fusioni di buchi neri supermassicci
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Prima ancora di poter osservare le fusioni di mostri cosmici tramite onde gravitazionali, si cerca un modo per riuscire a prevedere la prossima fusione di buchi neri supermassicci


Fonte Stéphane d'Ascoli et al. - "Electromagnetic Emission from Supermassive Binary Black Holes Approaching Merger" - The Astrophysical Journal


Animazione ruotata di 360 gradi intorno a una situazione "freezata" sul piano di rotazione della coppia di buchi neri. Crediti NASA Goddard SFC
Animazione ruotata di 360 gradi intorno a una situazione "freezata" sul piano di rotazione della coppia di buchi neri.
Crediti NASA Goddard SFC

Mentre siamo quasi abituati, ormai, alla cattura di una onda gravitazionale derivante da fusione di due buchi neri di taglia stellare, anche se decisamente grande, le onde derivanti dalla fusione di buchi neri supermassicci sono ancora al di fuori della portata degli interferometri terrestri e ad oggi l'unico modo per riuscire a osservare un evento simile vede in Laser Interferometer Space Antenna (LISA), il futuro interferometro spaziale previsto per gli anni Trenta, lo strumento principe. 

Per non dover attendere tutto questo tempo, tuttavia, si cerca di caratterizzare i segnali che probabilmente potrebbero derivare dalla fusione di due buchi neri supermassicci e per la prima volta una simulazione, fatta girare su 9.600 processori del supercomputer Blue Waters in 46 giorni, è riuscita a inserire nei parametri anche tutte le derivazioni della Relatività Generale

La simulazione mostra le orbite di due buchi neri a 40 orbite dalla fusione rivelando come la radiazione prevalente sia quella ultravioletta, accompagnata da raggi X , sulla scia di quanto avviene nelle galassie attive (AGN ) con buchi neri centrali ben alimentati. 

Sono tre le regioni di gas in emissione, tutte connesse da uno stream di gas caldo: un grande disco circonda l'intero sistema binario mentre due dischi minori (minidischi) circondano ciascuno uno dei buchi neri. Tutti gli oggetti emettono prevalentemente in ultravioletto, ma quando il gas fluisce nei minidischi in maniera più consistente la luce UV interagisce con le corone dei buchi neri producendo radiazione X. 

La radiazione X proveniente da una coppia di buchi neri in fusione dovrebbe essere più luminosa e variabile di quella proveniente da singoli buchi neri e questo può essere un indice per rilevare la presenza di coppie di questo tipo e quindi l'emissione di prossime onde gravitazionali. 

La deflessione della luce a opera di entrambi i membri della coppia dà vita a diversi effetti osservativi, come si evince anche dal video nel momento in cui uno dei buchi neri passa davanti al compagno. Alcuni elementi molto esotici, come l'ombra a forma di sopracciglio, sono stati una sorpresa per gli scienziati.