Per decenni, gli astrofisici sono stati alle prese con un paradosso matematico: i buchi neri supermassicci sono semplicemente troppo grandi per esistere secondo la nostra attuale comprensione della fisica. Secondo i modelli standard, il processo di “accrescimento del gas” – in cui un buco nero attira la materia circostante per farla crescere – richiede molto più tempo di quanto l’età dell’universo consenta a questi colossi di raggiungere le loro enormi proporzioni.
Per risolvere questo mistero, gli scienziati hanno proposto da tempo una “teoria della fusione”: i buchi neri supermassicci crescono scontrandosi tra loro durante le fusioni galattiche. Ora, uno studio innovativo offre la prima prova diretta che questo processo sta effettivamente avvenendo.
Il mistero di Markarian 501
La scoperta è incentrata su Markarian 501 (Mrk 501), una galassia ellittica situata nella costellazione di Ercole. Come molte galassie attive, Mrk 501 possiede un potente getto di particelle sovralimentate che vengono espulse dal suo centro quasi alla velocità della luce. Poiché questo getto è puntato direttamente verso la Terra, funge da faro ad alta visibilità per gli astronomi.
Utilizzando i dati sulla radiofrequenza raccolti in un massiccio periodo di osservazione di 23 anni, i ricercatori dell’Istituto Max Planck per la radioastronomia tedesco hanno notato qualcosa di impossibile: la galassia sembrava avere due getti invece di uno.
Sulle tracce di una danza celeste
I ricercatori non hanno visto solo un secondo jet; lo guardarono muoversi. Analizzando i dati, hanno osservato una complessa danza orbitale:
- Movimento orbitale: Il secondo getto sembrava muoversi in senso antiorario attorno al primo.
- Lente gravitazionale: nel giugno 2022, la radiazione del secondo getto appariva distorta in una forma circolare, nota come anello di Einstein. Ciò avviene quando la gravità del primo buco nero piega la luce del secondo, agendo come una lente d’ingrandimento cosmica.
- Il periodo orbitale: Basandosi sulla ripetizione dei cicli di luminosità, gli astronomi stimano che i due buchi neri orbitano l’uno attorno all’altro ogni 121 giorni.
“Lo abbiamo cercato per così tanto tempo, e poi è stata una totale sorpresa non solo poter vedere un secondo jet, ma anche seguirne il movimento”, ha osservato la coautrice dello studio Silke Britzen.
Una massiccia fusione all’orizzonte
Sebbene la distanza tra i due buchi neri – circa da 250 a 540 volte la distanza tra la Terra e il Sole – possa sembrare enorme, è incredibilmente ridotta su scala cosmica. Questi oggetti possiedono masse che vanno da 100 milioni a 1 miliardo di volte quella del nostro Sole.
In questa vicinanza, i due giganti sono in rotta di collisione. Gli scienziati stimano che potrebbero fondersi entro il prossimo secolo.
Perché è importante
Questa scoperta fornisce un pezzo cruciale del puzzle per comprendere l’evoluzione galattica. Se i buchi neri supermassicci crescono principalmente attraverso queste fusioni violente piuttosto che attraverso una lenta accrescimento, ciò cambia il nostro intero modello di come si formano e maturano le galassie.
Anche se la fusione vera e propria avverrà a 440 milioni di anni luce di distanza, ben oltre la portata dell’osservazione umana diretta, l’evento probabilmente invierà increspature nello spaziotempo. Man mano che si avvicinano, la coppia dovrebbe emettere onde gravitazionali a frequenza estremamente bassa, che i futuri osservatori potrebbero rilevare, fornendo la prova definitiva di questa unione cosmica.
Conclusione: L’osservazione dei doppi getti in Markarian 501 fornisce prove convincenti del fatto che i buchi neri supermassicci crescono attraverso fusioni, risolvendo potenzialmente un mistero matematico di lunga data riguardante le loro immense dimensioni.
