Morfologia e proprietà dei raggi X di SDSS J0849+1114. Questa figura mostra l'immagine HST WFC3 F105W d'archivio nella figura principale e l'immagine a raggi X Chandra 0,3-8 keV nell'angolo in alto a destra, con profili HST sovrapposti a ciascuno. Mostriamo anche nell'angolo in basso a sinistra l'immagine tricolore SDSS a bassa risoluzione che mostra chiaramente i tre nuclei separati in questa fusione in fase avanzata. Le immagini HST e SDSS dimostrano la morfologia altamente disturbata di questa fusione avanzata, mentre l'immagine di Chandra rivela tre sorgenti puntiformi di raggi X nucleari con separazioni di coppie <10 kpz. Credito:Pfeifle et al., ApJL, presentato
Gli astronomi hanno scoperto otto candidati AGN doppi sepolti, il più grande campione di buchi neri supermassicci nascosti in fase avanzata di fusioni di galassie, selezionato utilizzando il telescopio spaziale Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA. Questo risultato sarà presentato dallo studente laureato Ryan Pfeifle della George Mason University (Fairfax, Virginia, U.S.) al meeting annuale della European Astronomical Society (EWASS2019) a Lione, Francia, di venerdì, 28 giugno.
Campagne osservative e studi teorici hanno dimostrato sia che i buchi neri supermassicci (SMBH) risiedono al centro della maggior parte delle galassie sia che le interazioni tra galassie sono onnipresenti nell'Universo. Di conseguenza, le galassie crescono ed evolvono gerarchicamente attraverso collisioni, che alimentano e di conseguenza fanno crescere le PMI nei loro centri.
Le fusioni in fase avanzata dovrebbero infatti ospitare SMBH a doppio accrescimento, o nuclei galattici attivi (AGN) - prove inequivocabili di una fusione in corso - con separazioni di coppie inferiori a 10 kpc e si prevede che facilitino la crescita più rapida dei buchi neri. Decenni di campagne di osservazione hanno dimostrato, però, l'eccessiva rarità delle SMBH a doppia crescita.
Non solo l'esistenza, frequenza, e i tassi di accrescimento di tali sistemi AGN doppi hanno importanti implicazioni astrofisiche sulla formazione e la crescita degli SMBH e sulla loro connessione con le galassie ospiti in cui risiedono, sono i precursori delle fusioni SMBH, quali saranno gli eventi di onde gravitazionali più titanici nell'Universo, un argomento di interesse attuale.
Proprietà morfologiche del campione di fusione di galassie. Questa figura mostra le immagini tricolore SDSS per il campione completo di 15 fusioni di galassie in fase avanzata. Il nord è in alto e l'est è a sinistra. Ogni sistema mostra morfologie altamente disturbate e separazioni di coppia di 10 kpc o meno, indicando che si tratta di fusioni di galassie in fase avanzata. Otto fusioni in questo campione non mostrano segni chiari di attività AGN in base agli spettri SDSS, ma piuttosto si manifestano come regioni di formazione stellare o composite. Credito:Pfeifle et al., ApJ, Volume 875, problema 2, ID. 117, 2019
In uno studio di follow-up, il team internazionale di scienziati riporta anche, utilizzando raggi X ad alta risoluzione spaziale, vicino IR, e diagnostica spettroscopica ottica, un caso di una tripletta di buchi neri supermassicci in accrescimento con separazioni reciproche <10 kiloparsec (=32615.63797 anno luce) nella fusione avanzata SDSS J084905.51+111447.2.
La dinamica di un sistema di buchi neri tripli massivi può ridurre notevolmente i tempi di fusione per due buchi neri.
Ryan Pfeifle spiega:"La scoperta suggerisce che questo potrebbe essere un meccanismo importante per guidare l'inspirazione del buco nero binario e produrre sorgenti di onde gravitazionali".
Proprietà dei raggi X del campione di fusione di galassie. Questa figura mostra le immagini a raggi X di Chandra 0,3-8 keV con i contorni della banda r SDSS sovrapposti su ciascun pannello per il campione completo di 15 fusioni di galassie in fase avanzata. Il nord è in alto e l'est è a sinistra. In otto fusioni su 15 troviamo prove di almeno due sorgenti di raggi X nucleari, altamente suggestivo di doppio AGN, e troviamo che due di questi sistemi mostrano tre sorgenti di raggi X. In ogni sistema di fusione troviamo anche almeno una sorgente di raggi X e, in combinazione con i nostri risultati spettroscopici LBT, confermiamo che ogni sistema ospita almeno un AGN. Quattro dei doppi candidati AGN non mostrano segni di attività AGN nell'ottica. 14 fusioni su 15 mostrano evidenza di colonne ad alto assorbimento lungo la linea di vista, indicando che queste sorgenti di raggi X sono pesantemente sepolte. Credito:Pfeifle et al., ApJ, Volume 875, problema 2, ID. 117, 2019
Inoltre, interazioni triple possono provocare espulsioni fionda di uno dei buchi neri con velocità sufficientemente elevate da sfuggire all'ospite con conseguente buchi neri supermassicci espulsi o vaganti.
Pfeifle conclude:"I risultati del nostro studio dimostrano il vero potere della selezione nel medio infrarosso:può selezionare casi di candidati AGN doppi che non sarebbero stati rilevati dalle tecniche di selezione ottica, e ora offre un metodo attraverso il quale possiamo preselezionare triple fusioni per cercare di trovare più triple AGN."
