Gli astronomi hanno individuato tre buchi neri giganti all'interno di una collisione titanica di tre galassie. Diversi osservatori, tra cui l'Osservatorio a raggi X Chandra e altri telescopi spaziali della NASA, catturato il sistema insolito.

"All'epoca cercavamo solo coppie di buchi neri, e ancora, attraverso la nostra tecnica di selezione, ci siamo imbattuti in questo fantastico sistema, " ha detto Ryan Pfeifle della George Mason University di Fairfax, Virginia, il primo autore di un nuovo articolo in The Giornale Astrofisico descrivendo questi risultati. "Questa è la prova più forte mai trovata per un tale triplo sistema di alimentazione attiva di buchi neri supermassicci".

Il sistema è noto come SDSS J084905.51+111447.2 (in breve SDSS J0849+1114) e si trova a un miliardo di anni luce dalla Terra.

Per scoprire questa rara tripletta di buchi neri, i ricercatori avevano bisogno di combinare i dati dei telescopi sia a terra che nello spazio. Primo, il telescopio Sloan Digital Sky Survey (SDSS), che scansiona ampie aree del cielo con la luce ottica del New Mexico, SDSS ripreso J0849+1114. Con l'aiuto dei cittadini scienziati che partecipano a un progetto chiamato Galaxy Zoo, è stato poi etichettato come un sistema di galassie in collisione.

Quindi, i dati della missione Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA hanno rivelato che il sistema brillava intensamente alla luce infrarossa durante una fase della fusione delle galassie in cui si prevede che più di uno dei buchi neri si nutrirà rapidamente. Per dare seguito a questi indizi, gli astronomi si sono poi rivolti a Chandra e al Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona.

I dati di Chandra hanno rivelato fonti di raggi X, un segno rivelatore del materiale consumato dai buchi neri, nei centri luminosi di ogni galassia nella fusione, esattamente dove gli scienziati si aspettano che risiedano i buchi neri supermassicci. Chandra e il Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) della NASA hanno anche trovato prove di grandi quantità di gas e polvere attorno a uno dei buchi neri, tipico di un sistema di buchi neri in fusione.

Nel frattempo, i dati sulla luce ottica di SDSS e LBT hanno mostrato le caratteristiche firme spettrali del materiale consumato dai tre buchi neri supermassicci.

"Gli spettri ottici contengono una grande quantità di informazioni su una galassia, " ha detto la co-autrice Christina Manzano-King dell'Università della California, Lungofiume. "Sono comunemente usati per identificare i buchi neri supermassicci in accrescimento attivo e possono riflettere l'impatto che hanno sulle galassie in cui vivono".

Uno dei motivi per cui è difficile trovare una tripletta di buchi neri supermassicci è che è probabile che siano avvolti da gas e polvere, bloccando gran parte della loro luce. Le immagini a infrarossi di WISE, gli spettri infrarossi di LBT e le immagini a raggi X di Chandra aggirano questo problema, perché la luce infrarossa e dei raggi X perforano le nuvole di gas molto più facilmente della luce ottica.

"Attraverso l'uso di questi importanti osservatori, abbiamo identificato un nuovo modo di identificare i buchi neri tripli supermassicci. Ogni telescopio ci dà un indizio diverso su cosa sta succedendo in questi sistemi, " ha detto Pfeifle. "Speriamo di estendere il nostro lavoro per trovare più triple utilizzando la stessa tecnica."

"I buchi neri doppi e tripli sono estremamente rari, " ha detto il co-autore Shobita Satyapal, anche di George Mason, "ma tali sistemi sono in realtà una conseguenza naturale delle fusioni di galassie, che pensiamo sia il modo in cui le galassie crescono ed evolvono."

Tre buchi neri supermassicci che si fondono si comportano in modo diverso rispetto a una sola coppia. Quando ci sono tre di questi buchi neri che interagiscono, una coppia dovrebbe fondersi in un buco nero più grande molto più velocemente che se i due fossero soli. Questa potrebbe essere una soluzione a un enigma teorico chiamato "problema del parsec finale, " in cui due buchi neri supermassicci possono avvicinarsi a pochi anni luce l'uno dall'altro, ma avrebbero bisogno di una spinta extra verso l'interno per fondersi a causa dell'energia in eccesso che trasportano nelle loro orbite. L'influenza di un terzo buco nero, come in SDSS J0849+1114, potrebbe finalmente riunirli.

Le simulazioni al computer hanno dimostrato che il 16% delle coppie di buchi neri supermassicci nelle galassie in collisione avrà interagito con un terzo buco nero supermassiccio prima di fondersi. Tali fusioni produrranno increspature attraverso lo spaziotempo chiamate onde gravitazionali. Queste onde avranno frequenze più basse di quelle rilevabili dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) della National Science Foundation e dal rilevatore di onde gravitazionali Virgo europeo. Però, possono essere rilevabili con osservazioni radio di pulsar, così come futuri osservatori spaziali, come la Laser Interferometer Space Antenna (LISA) dell'Agenzia spaziale europea, che rileverà buchi neri fino a un milione di masse solari.