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Gli astronomi annunciano la scoperta di buchi neri binari supermassicci

Buchi neri supermassicci in orbita

Due buchi neri supermassicci orbitano l’uno intorno all’altro in un sistema binario. Sono 10 volte più vicini tra loro dei buchi neri nell’unico altro sistema di buchi neri binari supermassicci conosciuti. Credito: Caltech/R. feriti (IPAC)

Un team di ricercatori della Purdue University e di altre istituzioni ha scoperto un supermassiccio[{” attribute=””>black hole binary system, one of only two known such systems. The two black holes, which orbit each other, likely weigh the equivalent of 100 million suns each. One of the black holes powers a massive jet that moves outward at nearly the speed of light. The system is so far away that the visible light seen from Earth today was emitted 8.8 billion years ago.

The two are only between 200 AU and 2,000 AU apart, at least 10 times closer than the only other known supermassive binary black hole system. One AU is the distance from the Earth to the sun, which is about 150 million kilometers (93 million miles) or 8.3 light minutes.

The close separation is significant because such systems are expected to merge eventually. That event will release a massive amount of energy in the form of gravitational waves, causing ripples in space in every direction (and oscillations in matter) as the waves pass through.

Finding systems like this is also important for understanding the processes by which galaxies formed and how they ended up with massive black holes at their centers.

Breve riassunto dei metodi

I ricercatori hanno scoperto accidentalmente il sistema quando hanno notato un pattern sinusoidale ripetuto nelle variazioni nel tempo delle sue emissioni di luminosità radio, sulla base dei dati raccolti dopo il 2008. Una successiva ricerca di dati storici ha rivelato che il sistema variava allo stesso modo alla fine degli anni ’70 e all’inizio degli anni ’80. Questo tipo di variazione è esattamente ciò che i ricercatori si aspetterebbero quando l’emissione espulsa di un buco nero è influenzata dall’effetto Doppler a causa del suo movimento orbitale mentre oscilla attorno all’altro buco nero. Matthew Lister del College of Science della Purdue University e il suo team hanno ripreso il sistema dal 2002 al 2012, ma il radiotelescopio del team non ha la risoluzione per individuare i singoli buchi neri a una distanza così grande. I suoi dati di immagine supportano lo scenario del buco nero binario e forniscono anche l’angolo di orientamento del getto in uscita, che è una componente cruciale nel modello della pubblicazione per le variazioni indotte dal Doppler.

Due buchi neri supermassicci in orbita l'uno intorno all'altro

Due buchi neri supermassicci sono visti in orbita l’uno intorno all’altro in questa animazione loopable di questo artista. Il buco nero più massiccio, che è centinaia di milioni di volte la massa del nostro Sole, espelle un getto che cambia di luminosità apparente mentre i due si orbitano attorno. Gli astronomi hanno trovato prove di questo scenario in un quasar chiamato PKS 2131-021 dopo aver analizzato osservazioni radio di 45 anni fa che mostrano che il sistema si attenua e si illumina periodicamente. Si ritiene che il modello ciclico osservato sia causato dal movimento orbitale del getto. Credito: Caltech/R. feriti (IPAC)

Competenza del Professore Purdue

Matthew Lister, Professore di Fisica e Astronomia al Purdue University College of Science, specializza la sua ricerca nelle seguenti aree: nuclei galattici attivi, getti e shock astrofisici, quasar e oggetti BL Lacertae, galassie di Seyfert I a linea stretta, interferometria di base molto lunga.

Maggiori informazioni su questo studio:

Riferimento: “The Unexpected Phenomenology of Blazar PKS 2131–021: A Unique Binary Candidate for a Supermassive Black Hole” di S O’Neill, S Kiehlmann, ACS Readhead, MF Aller, RD Blandford, I Liodakis, ML Lister, Mróz P, O’Dea CP, Pearson TJ, Ravi V, Vallisneri M, Cleary KA, Graham MJ, Grainge KJB, Hodges MW, Hovatta T, Lähteenmäki A, Lamb JW, Lazio TJW, Max-Moerbeck W , V Pavlidou, TA Prince, RA Reeves, M Tornikoski, P Vergara de la Parra e JA censimento, 23 febbraio 2022, Le lettere del diario astrofisico.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac504b

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