Puntando il Very Large Array (VLA) su una famosa galassia per la prima volta in due decenni, un team di astronomi ha ricevuto una grande sorpresa, scoprendo che un nuovo oggetto luminoso era apparso vicino al nucleo della galassia. L'oggetto, gli scienziati hanno concluso, è un tipo molto raro di esplosione di supernova o, più probabilmente, un'esplosione da un secondo buco nero supermassiccio in orbita ravvicinata al primario della galassia, buco nero supermassiccio centrale.

Gli astronomi hanno osservato Cygnus A, una galassia ben nota e spesso studiata scoperta dal pioniere della radioastronomia Grote Reber nel 1939. La scoperta radiofonica è stata abbinata a un'immagine a luce visibile nel 1951, e la galassia, a circa 800 milioni di anni luce dalla Terra, è stato uno dei primi obiettivi del VLA dopo il suo completamento nei primi anni '80. Le immagini dettagliate del VLA pubblicate nel 1984 hanno prodotto importanti progressi nella comprensione da parte degli scienziati dei "getti" superveloci di particelle subatomiche spinte nello spazio intergalattico dall'energia gravitazionale dei buchi neri supermassicci nei nuclei delle galassie.

"Questo nuovo oggetto potrebbe avere molto da dirci sulla storia di questa galassia, " ha detto Daniel Perley, dell'Astrophysics Research Institute di Liverpool John Moores University nel Regno Unito, autore principale di un articolo in Giornale Astrofisico annunciando la scoperta.

"Le immagini VLA di Cygnus A degli anni '80 hanno segnato lo stato della capacità di osservazione in quel momento, " ha detto Rick Perley, dell'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia (NRAO). "Per questo, non abbiamo più guardato Cygnus A fino al 1996, quando la nuova elettronica VLA aveva fornito una nuova gamma di frequenze radio per le nostre osservazioni." Il nuovo oggetto non compare nelle immagini fatte allora.

"Però, l'aggiornamento del VLA che è stato completato nel 2012 lo ha reso un telescopio molto più potente, quindi volevamo dare un'occhiata a Cygnus A usando le nuove capacità del VLA, " ha detto Perley.

Daniel e Rick Perley, insieme a Vivek Dhawan, e Chris Carilli, entrambi di NRAO, iniziato le nuove osservazioni nel 2015, e li ha continuati nel 2016.

"Con nostra sorpresa, abbiamo trovato una nuova caratteristica prominente vicino al nucleo della galassia che non appariva in nessuna delle precedenti immagini pubblicate. Questa nuova funzione è abbastanza brillante che l'avremmo sicuramente vista nelle immagini precedenti se nulla fosse cambiato, " ha detto Rick Perley. "Ciò significa che deve essere stato acceso tra il 1996 e oggi, " Ha aggiunto.

Gli scienziati hanno quindi osservato Cygnus A con il Very Long Baseline Array (VLBA) nel novembre del 2016, rilevare chiaramente il nuovo oggetto. Un debole oggetto a infrarossi è stato visto anche nella stessa posizione nelle osservazioni del telescopio spaziale Hubble e di Keck, originariamente realizzato tra il 1994 e il 2002. Gli astronomi all'infrarosso, dal Lawrence Livermore National Laboratory, aveva attribuito l'oggetto a un fitto gruppo di stelle, ma il drammatico schiarimento della radio impone una nuova analisi.

Qual è il nuovo oggetto? In base alle sue caratteristiche, gli astronomi hanno concluso che doveva trattarsi di un'esplosione di supernova o di un'esplosione di un secondo buco nero supermassiccio vicino al centro della galassia. Mentre vogliono osservare il comportamento futuro dell'oggetto per essere sicuri, hanno sottolineato che l'oggetto è rimasto troppo luminoso per troppo tempo per essere coerente con qualsiasi tipo conosciuto di supernova.

"Per questa straordinaria luminosità, consideriamo improbabile la spiegazione della supernova, "Dhawan ha detto.

Mentre il nuovo oggetto è decisamente separato dal buco nero supermassiccio centrale di Cygnus A, di circa 1500 anni luce, ha molte delle caratteristiche di un buco nero supermassiccio che si sta rapidamente nutrendo di materiale circostante.

"Pensiamo di aver trovato un secondo buco nero supermassiccio in questa galassia, indicando che si è fusa con un'altra galassia nel passato astronomicamente recente, " Ha detto Carilli. "Questi due sarebbero una delle coppie più vicine di buchi neri supermassicci mai scoperti, probabilmente si fonderanno in futuro."

Gli astronomi hanno suggerito che il secondo buco nero è diventato visibile al VLA negli ultimi anni perché ha incontrato una nuova fonte di materiale da divorare. quel materiale, loro hanno detto, potrebbe essere un gas distrutto dalla fusione delle galassie o una stella che è passata abbastanza vicino al buco nero secondario da essere frantumata dalla sua potente gravità.

"Ulteriori osservazioni ci aiuteranno a risolvere alcune di queste domande. Inoltre, se questo è un buco nero secondario, potremmo trovarne altri in galassie simili, "Daniel Perley ha detto.

Rick Perley è stato uno degli astronomi che ha effettuato le osservazioni originali di Cygnus A con il VLA negli anni '80. Daniel Perley è suo figlio, ora anche astronomo ricercatore.

"Daniel aveva solo due anni quando ho osservato per la prima volta Cygnus A con il VLA, " disse Rick. Come studente delle superiori a Socorro, Nuovo Messico, Daniel ha utilizzato i dati VLA per un progetto di fiera della scienza pluripremiato che lo ha portato al livello internazionale della competizione, poi ha continuato a conseguire un dottorato in astronomia.