Quando due galassie si scontrano, i loro buchi neri centrali si fondono, emissione di onde gravitazionali. Gli astronomi teorizzano che un effetto di rinculo a volte spinge fuori dalla galassia il buco nero unito mentre trascina le stelle vicine per il viaggio. I ricercatori della SRON e della Radboud University hanno ora fatto una previsione di come appariranno questi cluster per identificarli e dimostrare la loro esistenza. I loro risultati sono pubblicati in MNRAS .

Gli astronomi pensano che tutte le galassie massicce ospitino un buco nero centrale che pesa da milioni a miliardi di masse solari. Buchi neri più piccoli potrebbero essere presenti nei nuclei delle galassie nane. Il buco nero centrale più famoso è quello all'interno della galassia M87, che è diventato il primo in assoluto fotografato nel 2019.

Quando due galassie si fondono, le loro stelle per lo più si mescoleranno senza scontrarsi, ma i due buchi neri centrali si fonderanno. La fusione produce onde gravitazionali che trasportano quantità estreme di energia, paragonabile a una bomba atomica con la massa di più soli. Puoi immaginare che se questa energia viene irradiata anche leggermente in modo asimmetrico, ci sarà un rinculo nell'altra direzione, simile a un astronauta che spara con una pistola nello spazio. Se il rinculo è abbastanza forte, il buco nero risultante dalla fusione viene espulso dalla sua stessa galassia. Tutte le stelle che erano legate gravitazionalmente ad esso verranno trascinate per il viaggio. È così che sorgono gli ammassi stellari ipercompatti (HCSC), almeno secondo la teoria; non sono ancora stati avvistati nella vita reale.

Un gruppo di astronomi dello SRON Netherlands Institute for Space Research e della Radboud University ha pensato che le HCSC potrebbero essere nascoste nei database esistenti, compresi quelli del telescopio Gaia e della Sloan Digital Sky Survey. Ma si sono presto resi conto che nessuno ha fatto previsioni dettagliate su come sarebbero apparsi nel database.

Quindi, come primo passo nella loro ricerca, ora hanno fatto le proprie previsioni e le hanno pubblicate nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . Il team, che include il primo autore Davide Lena e il leader del gruppo Peter Jonker, prevede i colori, immagini e spettri di HCSC su misura per ogni database. Hanno anche calcolato come apparirebbe un ammasso su un'immagine bidimensionale del telescopio.

Se i ricercatori riescono a identificare il primo HCSC nella vita reale, possono derivare la velocità del calcio che ha ricevuto dal rinculo in seguito alla fusione delle due galassie da cui è emerso. Lena dice, "Questo è già stato calcolato da simulazioni di onde gravitazionali, ma quelli sono basati su teorie che devono essere confermate dalle osservazioni."

Eventuali buchi neri espulsi nella periferia della Via Lattea saranno stati il ​​risultato di fusioni tra una galassia nana e una giovane Via Lattea che era recentemente iniziata da zero, costruendo un enorme buco nero al suo centro. Quindi quei buchi neri uniti non dovrebbero avere più di una massa intermedia; tra centinaia e centinaia di migliaia di masse solari. "L'esistenza di buchi neri di massa intermedia è dibattuta, " dice Lena. "Se davvero troviamo HCSC, mostreremo allo stesso tempo l'esistenza di buchi neri di massa intermedia. Possiamo quindi confermarlo misurando la massa dei buchi neri attraverso osservazioni spettroscopiche dell'HCSC".

Jonker dice, "Pensiamo che le fusioni svolgano un ruolo importante nella formazione di enormi buchi neri. Il satellite LISA dell'ESA, da lanciare nel 2034, saranno in grado di rilevare le loro onde gravitazionali. Tra gli altri, SRON e Radboud University sono pronti a contribuire alla costruzione di questo fantastico satellite".