Un buco nero catapultato via?
Gli astronomi hanno scoperto un oggetto nello spazio che potrebbe essere un buco nero catapultato fuori da una galassia. Oppure potrebbe essere una stella gigante esplosa in un periodo molto lungo, di diversi decenni. In ogni caso, si tratta di un oggetto molto particolare. ? anche di interesse per la fisica che vuole rilevare sperimentalmente le tanto discusse onde gravitazionali previste da Albert Einstein.
Nella sua teoria generale della relatività, Albert Einstein aveva previsto l'esistenza delle onde gravitazionali. Inoltre, la teoria di Einstein si basa sull'esistenza di queste onde. Sebbene la fisica abbia compiuto grandi sforzi negli ultimi decenni, non è ancora stato possibile rilevare direttamente le onde gravitazionali con una misurazione. In gran parte, ciò è probabilmente dovuto al fatto che i dispositivi di misurazione adatti devono avere un livello di precisione che oggi è quasi impossibile da raggiungere. Dopo tutto, è necessario misurare le minime compressioni e allungamenti dello spazio che, secondo la teoria di Einstein, si verificano quando le onde gravitazionali lo attraversano. E anche con i futuri dispositivi di misurazione ad alta precisione, sarà probabilmente possibile rilevare solo onde di intensità estremamente elevata, come quelle prodotte dalla fusione di due buchi neri. Per poter rilevare le onde gravitazionali, un evento del genere non deve avvenire troppo lontano dalla Terra.
Se due galassie si dirigono l'una verso l'altra nello spazio e infine si scontrano, si fondono in una sola. Anche i due buchi neri supermassicci al centro delle due galassie si fondono, creando onde gravitazionali che si propagano nello spazio secondo la teoria della relatività generale. Se i buchi neri hanno masse diverse o ruotano a velocità diverse, le onde gravitazionali si propagano in modo asimmetrico. Il buco nero fuso subisce un contraccolpo nella direzione opposta. In alcuni casi, questo contraccolpo è relativamente debole e il buco nero oscilla verso il centro. In altri casi, è così forte che il buco nero viene espulso per sempre dalla galassia e rimane solo nell'universo.
Resti di una collisione tra due galassie...
In passato gli astronomi hanno cercato questi buchi neri catapultati, ma non ne hanno trovati. Un team internazionale di scienziati guidati da Kevin Schawinksi, professore dell'Istituto di Astronomia, e da Michael Koss, borsista del Fondo Nazionale Svizzero per l'Ambizione, che fa ricerca nel gruppo di Schawinski, ha osservato un oggetto che potrebbe essere un buco nero catapultato. L'oggetto, noto come SDSS1133, si trova a circa 90 milioni di anni luce dalla Terra, una distanza considerata "vicina" dagli standard astronomici. Alla scoperta partecipano scienziati dell'Università del Maryland, dell'Università delle Hawaii, del Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California, dell'Università dell'Arizona, dell'Università di Copenaghen, dell'Università della California Berkeley e dell'Ohio State University.
I ricercatori hanno capito che SDSS1133 doveva essere un oggetto speciale quando lo hanno osservato l'anno scorso con un telescopio riflettente dell'Osservatorio Keck alle Hawaii. L'oggetto era dieci volte più debole rispetto al 2001, come ha dimostrato il confronto con una mappa del cielo di quell'anno. L'oggetto era visibile anche nelle mappe degli anni Cinquanta e Novanta, ma anche allora brillava solo debolmente. Poiché SDSS1133 brillava così intensamente nel 2001, ma non si è poi spento del tutto, non può provenire da una normale supernova, cioè dall'esplosione di una stella alla fine della sua vita. Questo perché tali fenomeni sono spesso visibili solo per pochi mesi e poi svaniscono molto bruscamente.
Confrontando lo spettro delle lunghezze d'onda di SDSS1133 e di una galassia nana vicina, gli scienziati hanno concluso che SDSS113 potrebbe essere un buco nero che un tempo apparteneva alla stessa galassia nana e che è stato espulso da essa.
... o una delle supernove più lunghe?
Tuttavia, i ricercatori non sono del tutto sicuri, perché esiste almeno teoricamente una seconda spiegazione, un po' esotica: SDSS 1133 potrebbe essere un nuovo tipo di supernova di lunga durata di una stella gigante. Questa stella gigante avrebbe già perso gran parte della sua massa in una serie di numerose eruzioni avvenute in un periodo di almeno 50 anni prima della sua esplosione finale.
Stelle così mutevoli sono già state osservate: Eta Carinae, una delle stelle più massicce della nostra galassia, è stata la seconda stella più luminosa del cielo notturno per un breve periodo nel 1843. Se tali eruzioni fossero anche la spiegazione di SDSS 1133, si tratterebbe delle più lunghe eruzioni continue mai osservate prima di una supernova.
Soluzione del puzzle in vista
L'anno prossimo i ricercatori dell'ETH avranno l'opportunità di risolvere il mistero. I buchi neri e le supernove emettono entrambi luce ultravioletta, ma a lunghezze d'onda diverse. Per poter misurare lo spettro in modo molto preciso, agli scienziati è stato promesso un tempo di osservazione con il telescopio spaziale Hubble per ottobre 2015.
La variazione della luminosità dell'oggetto nei prossimi anni darà agli scienziati anche indizi per capire se si tratta di un buco nero catapultato o di una megastella in esplosione: Per un buco nero catapultato, ci si aspetta che la luminosità cambi, mentre l'esplosione di una supernova diventa più debole nel tempo. "Indipendentemente dal fatto che SDSS1133 sia un buco nero catapultato o una megastella che esplode, abbiamo scoperto qualcosa che non è mai stato osservato prima", afferma Michael Koss.
Se si scoprisse che l'oggetto è effettivamente un buco nero che si è catapultato via, aumenterebbero notevolmente le possibilità di rilevare un giorno le onde gravitazionali. Secondo gli scienziati, il contraccolpo sarebbe avvenuto circa dieci milioni di anni fa. Per la misurazione effettiva delle onde gravitazionali, quindi, non sarebbe l'oggetto in sé a essere significativo, ma il fatto che esista. "Le galassie nane sono molto comuni", afferma Koss. "La probabilità che si verifichino presto altri eventi di rinculo è quindi alta. Questo farebbe sperare che un evento del genere possa essere osservato vicino alla Terra e che si possano misurare le onde gravitazionali".
Missioni di ricerca delle onde gravitazionali
In una delle sue prossime importanti missioni, nota come eLISA, l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) cercherà di rilevare le onde gravitazionali nello spazio utilizzando sonde spaziali e un interferometro laser. Il lancio delle sonde è previsto per il 2034. La missione preparatoria "LISA Pathfinder", che ha lo scopo di testare le tecnologie chiave per eLISA, inizierà l'anno prossimo. Anche l'ETH di Zurigo è coinvolto nella missione "LISA Pathfinder" (Notizie ETH). riportato).
Letteratura di riferimento
Koss M, Blecha L, Mushotzky R, Hung CL, Veilleux S, Trakhtenbrot B, Schawinski K, Stern D, Smith N, Li Y, Man A, Filippenko AV, Mauerhan JC, Stanek K, Sanders D: An Unusually Persistent Transient in a Nearby Dwarf Galaxy, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2014. 445: 515, doi: pagina esterna10.1093/mnras/stu1673
Che cos'è un buco nero?
