In un nuovo studio, i ricercatori hanno sviluppato un metodo innovativo per rilevare buchi neri supermassicci in collisione. Lo studio è stato appena pubblicato su Giornale Astrofisico ed è stato guidato dal ricercatore post-dottorato Xingjiang Zhu dell'ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) presso la Monash University.

Al centro di ogni galassia dell'universo, c'è un buco nero supermassiccio da milioni a miliardi di volte la massa del sole. Le grandi galassie sono assemblate da galassie più piccole che si fondono insieme, quindi le collisioni di buchi neri supermassicci dovrebbero essere comuni nel cosmo. Ma la fusione dei buchi neri supermassicci rimane sfuggente:finora non è stata trovata alcuna prova conclusiva della loro esistenza.

Un modo per cercare queste fusioni è attraverso la loro emissione di onde gravitazionali, increspature nel tessuto dello spazio e del tempo. Una lontana coppia di buchi neri supermassicci che si fonde emettono onde gravitazionali mentre si muovono a spirale l'uno intorno all'altro. Poiché i buchi neri sono così grandi, ogni onda impiega molti anni per passare dalla Terra. Gli astronomi hanno utilizzato una tecnica nota come array di temporizzazione delle pulsar per osservare le onde gravitazionali da buchi neri binari supermassicci, finora senza alcun risultato.

In parallelo, gli astronomi hanno cercato la collisione di buchi neri supermassicci con la luce. Un certo numero di fonti candidate sono state identificate cercando fluttuazioni regolari nella luminosità di galassie lontane chiamate quasar. I quasar sono estremamente luminosi, creduto di essere alimentato dall'accumulo di nubi di gas su buchi neri supermassicci.

Se il centro di un quasar contiene due buchi neri che orbitano uno intorno all'altro (invece di un singolo buco nero), il movimento orbitale potrebbe modificare l'accumulo della nube di gas e portare a variazioni periodiche della sua luminosità. Centinaia di candidati sono stati identificati attraverso tali ricerche, ma gli astronomi devono ancora trovare il segnale fumante.

"Se riusciamo a trovare una coppia di buchi neri supermassicci che si fondono, non solo ci dirà come si sono evolute le galassie, ma rivelano anche la potenza del segnale dell'onda gravitazionale prevista per gli osservatori di pulsar, " dice Zhu.

Lo studio OzGrav cerca di risolvere il dibattito, determinare se è probabile che uno dei quasar identificati sia alimentato da buchi neri in collisione. Il verdetto? Probabilmente no.

"Abbiamo sviluppato un nuovo metodo che ci consente di cercare un segnale periodico e misurare le proprietà del rumore quasar allo stesso tempo, " dice Zhu. "Pertanto, dovrebbe produrre una stima affidabile della significatività statistica del segnale rilevato."

Applicando questo metodo a una delle fonti candidate più importanti, chiamato PG1302-102, i ricercatori hanno trovato una forte evidenza di variabilità periodica; però, hanno sostenuto che è improbabile che il segnale sia causato da una coppia di buchi neri in rotta verso la collisione. Anziché, hanno scoperto che il modello comunemente assunto, descrivendo le fluttuazioni della luce del gas caldo, è difettoso.

"I nostri risultati mostrano che i quasar sono complicati, ", afferma il collaboratore e investigatore capo di OzGrav Eric Thrane. "Siamo fiduciosi che questo nuovo metodo ci aiuterà a cercare collisioni di buchi neri supermassicci comprendendo meglio i quasar e distinguendo possibili segnali".