Un nuovo studio condotto da un gruppo di ricercatori dell'Università di Birmingham ha scoperto che le collisioni di buchi neri supermassicci potrebbero essere osservabili contemporaneamente sia nelle onde gravitazionali che nei raggi X all'inizio del prossimo decennio.

L'Agenzia spaziale europea (ESA) ha recentemente annunciato che i suoi due principali osservatori spaziali del 2030 avranno i loro lanci programmati per l'uso simultaneo. Queste missioni, Atena, il telescopio spaziale a raggi X di nuova generazione e LISA, il primo osservatorio spaziale di onde gravitazionali, saranno coordinati per iniziare l'osservazione entro un anno l'uno dall'altro e probabilmente avranno almeno quattro anni di operazioni scientifiche sovrapposte.

Secondo il nuovo studio, pubblicato in Astronomia della natura ("Collegamento di onde gravitazionali e fenomeni a raggi X con osservazioni congiunte di LISA e Athena"), La decisione dell'ESA offrirà agli astronomi un'opportunità senza precedenti di produrre mappe multi-messaggero di alcuni degli eventi cosmici più violenti nell'Universo, che non sono stati finora osservati e che sono al centro di antichi misteri che circondano l'evoluzione dell'Universo.

Includono la collisione di buchi neri supermassicci nel nucleo delle galassie nell'universo lontano e il "inghiottimento" di oggetti stellari compatti come stelle di neutroni e buchi neri da parte di buchi neri massicci ospitati nei centri della maggior parte delle galassie.

Le onde gravitazionali misurate da LISA individueranno le increspature dello spazio-tempo causate dalle fusioni mentre i raggi X osservati con Athena rivelano i processi fisici caldi e altamente energetici in quell'ambiente. La combinazione di questi due messaggeri per osservare lo stesso fenomeno in questi sistemi porterebbe un enorme balzo in avanti nella nostra comprensione di come i buchi neri massicci e le galassie coevolvano, come enormi buchi neri crescono la loro massa e si accrescono, e il ruolo del gas attorno a questi buchi neri.

Queste sono alcune delle grandi domande senza risposta in astrofisica che hanno perplesso gli scienziati per decenni.

Dottor Sean McGee, Docente di Astrofisica presso l'Università di Birmingham e membro di entrambi i consorzi Athena e LISA, condotto lo studio. Egli ha detto:"La prospettiva di osservazioni simultanee di questi eventi è un territorio inesplorato, e potrebbe portare a enormi progressi. Questo promette di essere una rivoluzione nella nostra comprensione dei buchi neri supermassicci e del modo in cui crescono all'interno delle galassie".

Professor Alberto Vecchio, Direttore dell'Istituto per l'astronomia delle onde gravitazionali, Università di Birmingham, e coautore dello studio, ha dichiarato:"Ho lavorato su LISA per vent'anni e la prospettiva di combinare le forze con i più potenti occhi a raggi X mai progettati per guardare proprio al centro delle galassie promette di rendere questo lungo raggio ancora più gratificante. È difficile prevedere esattamente quello che scopriremo:dovremmo semplicemente allacciarci le cinture, perché sarà una bella corsa".

Durante la vita delle missioni, ci possono essere fino a 10 fusioni di buchi neri con masse di 100, 000 a 10, 000, 000 volte la massa del sole che hanno segnali abbastanza forti da essere osservati da entrambi gli osservatori. Sebbene a causa della nostra attuale mancanza di comprensione della fisica che si verifica durante queste fusioni e della frequenza con cui si verificano, gli osservatori potrebbero osservare molti di più o molti di meno di questi eventi. Infatti, queste sono domande alle quali risponderanno le osservazioni.

Inoltre, LISA rileverà le prime fasi delle fusioni di buchi neri di massa stellare che si concluderanno con il rilevamento in osservatori di onde gravitazionali a terra. Questo rilevamento precoce consentirà ad Athena di osservare la posizione binaria nel momento preciso in cui avverrà la fusione.