I buchi neri supermassicci sono gli oggetti più estremi dell'universo conosciuto, con masse milioni o addirittura miliardi di volte più grandi della massa del nostro sole. Ora, gli astronomi sono stati in grado di esplorare uno di questi giganti all'interno di uno strano quasar distante. Sono riusciti a fare una scoperta incredibile - si contorce ad un terzo della velocità della luce.
Lo studio del supermassiccio buco nero, situato a circa 3,5 miliardi di anni luce da noi, non è solo un'impresa. Ma si scopre che l'oggetto in sé non è semplice: è un quasar che dimostra luminosita 'quasi periodiche ogni 12 anni circa. Questo fatto ha aiutato gli astronomi a identificare la sua natura estrema.
I quasar sono dischi di accrescimento estremamente luminosi nei nuclei di galassie, guidati da un'abbondante quantità di materia intrappolata nel centro di un buco nero supermassiccio. Si ritiene che la stragrande maggioranza delle galassie contenga buchi neri supermassicci. Vero, le galassie moderne si sono calmate e i quasar non brillano più. Ma è una storia completamente diversa per le galassie che sono miliardi di anni luce dalla Terra.
L'oggetto al centro di uno strano quasar chiamato OJ287 "pesa" circa 18 miliardi di masse solari ed è uno dei più grandi buchi neri supermassivi (o ultramassivi) dell'universo conosciuto. È interessante notare che è anche uno dei quasar più ben studiati, poiché si trova in prossimità del percorso visibile del Sole nel cielo, visto dalla Terra, un'area in cui le ricerche storiche di asteroidi e comete vengono condotte regolarmente. Pertanto, per fortuna, gli astronomi hanno più di 100 anni di osservazioni dei dati sulla luminosità della OJ287, che consentono loro di prevedere quando si verificheranno i seguenti momenti della torcia. Con uno sguardo più ravvicinato agli eventi luminosi che si sono verificati negli ultimi decenni, gli astronomi capiscono che invece di un singolo evento di alleggerimento che avviene ogni 12 anni, la chiarificazione rappresenta in realtà un doppio picco, fornendo la chiave per comprendere cosa potrebbe causarlo.
Mauri Valtonen dell'università di Turku, in Finlandia, e il suo team internazionale hanno utilizzato diversi telescopi ottici in tutto il mondo in combinazione con il telescopio SWIFT della NASA (SWIFT) per rendersi conto che questi eventi dodicimilari sono dovuti a un buco nero più piccolo che gira intorno a OJ287. Valtonen è l'autore principale di uno studio pubblicato sull'Astrophysical Journal (Journal of Astrophysicists).
Un enorme buco nero ha un disco di accrescimento molto caldo - un componente chiave di un quasar. Il materiale si accumula nel disco e viene trascinato nel buco nero, alimentandolo. Sulla strada, il materiale del disco si riscalda ed emette potenti radiazioni elettromagnetiche. Il buco nero più piccolo e il partner OJ287, che a sua volta pesa anche 100 masse solari (ancora un enorme buco nero!), Che ha un'orbita molto allungata, oscilla vicino a un buco nero più massiccio ogni 12 anni. Durante l'avvicinamento più vicino, il buco nero più piccolo "schizza fuori" nel disco di accrescimento OJ287 durante la manovra e di nuovo quando gira intorno al lato opposto del buco nero, creando due diversi inceneritori, come mostra questo diagramma:
Illustrazione del sistema binario del buco nero in OJ287. Le previsioni del modello sono verificate dalle osservazioni.
Questa periodica collisione vicina riscalda il materiale di accrescimento di un disco supermassiccio a buco nero, riscaldandolo rapidamente due volte uno dopo l'altro. Questo è ciò che provoca strani brillamenti (glow) in OJ287 ogni 12 anni. Avendo ottenuto questo modello di doppio buco nero, i ricercatori sono stati in grado di prevedere quando sarebbe dovuto accadere l'ultimo evento. L'ultima illuminazione è avvenuta il 18 novembre 2015, pochi giorni prima della previsione di Valtonen, confermando il modello a doppio buco della sua squadra. Ma con l'aiuto di queste osservazioni, la rotazione di un buco nero supermassiccio può anche essere calcolata ed è veloce. Questi comandi mostrano che ruota ad un terzo della velocità della luce.
È interessante notare che, in base ai dati storici di OJ287, il team è stato anche in grado di calcolare la quantità di energia che viene persa dal sistema utilizzando le onde gravitazionali. Certo, le onde gravitazionali sono attualmente un argomento molto intrigante, perché sono state scoperte solo grazie a LIGO solo il mese scorso. Questa scoperta di LIGO non solo ha confermato la teoria della relatività generale di Einstein, ma ha anche confermato direttamente l'esistenza di 2 buchi neri che si fondono in un tutt'uno.
Sebbene le onde gravitazionali di OJ287 siano troppo deboli per essere rilevate con l'aiuto della moderna generazione di rilevatori di onde gravitazionali (la fonte è troppo lontana), il 18 novembre il chiarimento del quasar serve a correggere la festa della teoria di Einstein, che ha presentato quasi 100 anni fa il 25 novembre 1915.
