Una coppia di buchi neri supermassivi per il fondo gravitazionale
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Le osservazioni di Hubble consentono di rivelare la presenza di due buchi neri supermassivi in fase di avvicinamento per una futura fusione con rilascio di onde gravitazionali.


Fonte Andy D. Goulding et al, Discovery of a Close-separation Binary Quasar at the Heart of a z ∼ 0.2 Merging Galaxy and Its Implications for Low-frequency Gravitational Waves, The Astrophysical Journal (2019)


La fusione dei buchi neri.
La coppia di buchi neri osservata da Hubble Space Telescope. Crediti Andy D. Goulding et al

Una prossima fusione tra buchi neri supermassivi, ciascuno con una massa di 800 milioni di masse solari, andrà ad alimetare il fondo di onde gravitazionali generato da tutti gli altri eventi simili in atto nell'universo. Eventi simili producono le onde più rumorose dell'universo, con un segnale un milione di volte superiore rispetto a quello captato dall'interferometro LIGO

La distanza della coppia da noi è di circa 2.5 miliardi di anni luce, quindi i due oggetti appartengono a un tempo passato da 2.5 miliardi di anni. Si tratta dello stesso tempo con il quale si stima che i buchi neri inizino a produrre onde gravitazionali potenti. Oggi i buchi neri stanno già emettendo onde gravitazionali ma pur muovendosi alla velocità della luce il segnale sarà da noi osservabile tra miliardi di anni. Nonostante questo si tratta di un evento molto utile visto che è possibile migliorare la stima sul numero di coppie di buchi neri che alimentano il fondo di onde gravitazionali. A oggi non sappiamo neanche quanto spesso si verifichino eventi di questo tipo e, anche in caso di fusioni galattiche, non sappiamo neanche se i buchi neri tendano a fondersi realmente. Alcuni studi suggeriscono come i buchi neri si assestino a una distanza di 1 parsec (problema dell'ultimo parsec) rimanendo così per sempre. Altri sostengono come soltanto i gruppi di tre o quattro buchi neri supermassivi giungano infine alla fusione. 

Buchi neri così distanti da noi non possono essere separati osservativamente se la loro distanza è di appena un parsec e così non sappiamo a oggi se si verifichi fusione o meno. La coppia osservata, ad esempio, si trova a 430 parsec di distanza reciproca. In aggiunta, i buchi neri non producono onde gravitazionali forti finché non superano questo stallo avvicinandosi ulteriormente. Se il problema dell'ultimo parsec non esiste, allora gli astronomi si attendono un fondo di onde gravitazionali di una certa entità provenire dalla fusione di buchi neri supermassivi: un rumore notevole nel quale non è possibile distinguere i singoli contributi. La fusione finale genera una onda in grado di "zittire" tutte le altre ma le frequenze non sono attualmente alla portata dei sensori a disposizione degli esperimenti LIGO e Virgo. Si guarda così a particolari stelle chiamate pulsar , in grado di agire come metronomi: i segnali radio precisissimi provenienti dalle pulsar sarebbero alterati dal passaggio di una onda di questo tipo (pulsar timing arrays). Un metodo simile richiede molta pazienza e molto tempo: un singolo segnale di una pulsar potrebbe essere disturbato in misura di pochi centesimi di nanosecondo in un decennio.

La coppia di buchi neri è stata scoperta tramite Hubble Space Telescope tramite il movimento e la luce di stelle e gas caldo a circondare i due mostri cosmici. La galassia che ospita la coppia è attualmente la galassia più luminosa dell'universo e il suo nucleo espelle getti colossali di gas. Proprio questi getti hanno consentito di destare interesse e scoprire la coppia di buchi neri.

Le stime parlano di uno scenario ottimistico fatto di circa 112 buchi neri non distanti in grado di emettre onde gravitazionali.