Scoperti buchi neri giganti in rotta di collisione

 

I ricercatori hanno soprannominato le galassie nane in fusione che li contengono “Elstir” e “Vinteuil”, dal nome degli artisti immaginari di “Alla ricerca del tempo perduto” e “Mirabilis”, una specie in via di estinzione di colibrì.

 

Gli astronomi hanno scoperto la prima prova di buchi neri giganti in galassie nane in rotta di collisione. Questo risultato dell’osservatorio a raggi X Chandra della NASA ha importanti implicazioni per capire come la prima generazione di buchi neri e galassie sia cresciuta nell’universo primordiale.

Le collisioni tra le coppie di galassie nane, identificate in un nuovo studio, hanno attirato gas verso i buchi neri giganti che ciascuna di esse contiene, causando la crescita dei buchi neri. Alla fine la probabile collisione dei buchi neri li farà fondere in buchi neri molto più grandi. Anche le coppie di galassie si fonderanno in una sola.

Gli scienziati pensano che l’universo fosse affollato di piccole galassie, note come “galassie nane”, diverse centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang.

La maggior parte si fuse con altre nel piccolo volume dell’universo primordiale, mettendo in moto la costruzione di galassie sempre più grandi.

Le galassie nane per definizione contengono stelle con una massa totale inferiore a circa 3 miliardi di volte quella del Sole, rispetto a una massa totale di circa 60 miliardi di soli stimata per la Via Lattea.

Le prime galassie nane sono impossibili da osservare con la tecnologia attuale perché sono straordinariamente deboli, per le loro grandi distanze.

Gli astronomi sono stati in grado di osservarne due in procinto di fondersi a distanze molto più ravvicinate, ma senza segni di buchi neri in entrambe le galassie.

“Gli astronomi hanno trovato molti esempi di buchi neri in rotta di collisione in grandi galassie che sono relativamente vicine”, ha detto Marko Micic dell’Università dell’Alabama a Tuscaloosa, che ha guidato lo studio. “Ma le ricerche nelle galassie nane sono molto più impegnative e fino ad ora erano fallite”.

Il nuovo studio ha superato queste sfide implementando un’indagine sistematica delle osservazioni a raggi X di Chandra e confrontandole con i dati infrarossi del Wide Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA e i dati ottici del Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT).

Chandra è stato particolarmente prezioso per questo studio perché il materiale che circonda i buchi neri può essere riscaldato fino a milioni di gradi, producendo grandi quantità di raggi X.

Il team ha cercato coppie di sorgenti luminose di raggi X in galassie nane in collisione come prova di due buchi neri e ha scoperto due esempi.

“Abbiamo identificato le prime due diverse coppie di buchi neri in galassie nane in collisione”, ha detto la coautrice Olivia Holmes, anche dell’Università dell’Alabama a Tuscaloosa.

Una coppia si trova nell’ammasso di galassie Abell 133 situato a 760 milioni di anni luce dalla Terra. L’altro si trova nell’ammasso di galassie Abell 1758S, che si trova a circa 3,2 miliardi di anni luce di distanza. Entrambe le coppie mostrano strutture che sono segni caratteristici delle collisioni tra galassie.

La coppia in Abell 133 sembra essere nelle ultime fasi di una fusione tra le due galassie nane, e mostra una lunga coda causata dagli effetti mareali della collisione.

Gli autori del nuovo studio lo hanno soprannominato “Mirabilis”, in onore di una specie in via di estinzione di colibrì nota per le sue code eccezionalmente lunghe. È stato scelto un solo nome perché la fusione di due galassie in una è quasi completa.

In Abell 1758S, i ricercatori hanno soprannominato le galassie nane in fusione “Elstir” e “Vinteuil”, dal nome degli artisti immaginari di “Alla ricerca del tempo perduto” di Marcel Proust.

I ricercatori pensano che questi due siano stati catturati nelle prime fasi di una fusione, causando un ponte di stelle e gas per collegare le due galassie in collisione.

I dettagli della fusione di buchi neri e galassie nane possono fornire informazioni sul passato della nostra Via Lattea. Gli scienziati pensano che quasi tutte le galassie siano nate come nane o altri tipi di piccole galassie e siano cresciute nel corso di miliardi di anni attraverso fusioni.

“La maggior parte delle galassie nane e dei buchi neri nell’universo primordiale sono probabilmente diventati molto più grandi ormai, grazie a ripetute fusioni”, ha detto la coautrice Brenna Wells, anche dell’Università dell’Alabama a Tuscaloosa.

“In un certo senso, le galassie nane sono i nostri antenati galattici, che si sono evoluti nel corso di miliardi di anni per produrre grandi galassie come la nostra Via Lattea”.

“Le osservazioni di follow-up di questi due sistemi ci permetteranno di studiare i processi che sono cruciali per comprendere le galassie e i loro buchi neri da neonati”, ha detto il co-autore Jimmy Irwin, anche lui dell’Università dell’Alabama a Tuscaloosa.

Immagine: NASA/CXC/Univ. of Alabama/M. Micic et al.; International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA