Un'immagine della simulazione al computer ROMULUS che mostra una galassia di massa intermedia, la sua luminosa regione centrale con il suo buco nero supermassiccio, e le posizioni (e le velocità) dei buchi neri supermassicci "vagabondi" (quelli non confinati nel nucleo; il marker di 10kpc corrisponde a una distanza di circa 31mila anni luce). Le simulazioni hanno studiato l'evoluzione e l'abbondanza dei buchi neri supermassicci erranti; nell'universo primordiale contengono la maggior parte della massa contenuta nei buchi neri. Credito:Ricart et al, 2021
Si ritiene che ogni galassia massiccia ospiti al suo centro un buco nero supermassiccio (SMBH). La sua massa è correlata con la massa delle regioni interne del suo ospite (e anche con alcune altre proprietà), probabilmente perché la SMBH cresce e si evolve man mano che la galassia stessa cresce, attraverso fusioni con altre galassie e caduta di materiale dal mezzo intergalattico. Quando il materiale si fa strada verso il centro galattico e si accumula nell'SMBH, produce un nucleo galattico attivo (AGN); i flussi in uscita o altri feedback dall'AGN agiscono in modo dirompente per estinguere la formazione stellare nella galassia. Le moderne simulazioni cosmologiche ora tracciano in modo coerente la formazione stellare e la crescita SMBH nelle galassie dall'universo primordiale fino ai giorni nostri, confermando queste idee.
Il processo di fusione si traduce naturalmente in alcuni SMBH leggermente sfalsati rispetto al centro della galassia ingrandita. Il percorso verso un unico, SMBH combinato è complesso. A volte si forma prima un SMBH binario che poi si fonde gradualmente in uno. In questo processo è possibile produrre un'emissione di onde gravitazionali rilevabili. Tuttavia, a volte la fusione può bloccarsi o essere interrotta:capire perché è uno dei principali enigmi nell'evoluzione di SMBH. Nuove simulazioni cosmologiche con il codice ROMULUS prevedono che anche dopo miliardi di anni di evoluzione alcune SMBH non si uniscono al nucleo ma finiscono invece per vagare per la galassia.
L'astronomo CfA Angelo Ricarte ha guidato un team di colleghi che caratterizzano questi buchi neri erranti. Usando le simulazioni ROMULUS, il team trova che nell'universo di oggi (cioè, circa 13,7 miliardi di anni dopo il big bang) circa il dieci percento della massa nei buchi neri potrebbe essere nei vagabondi. In tempi precedenti nell'universo, due miliardi di anni dopo il big bang o prima, questi vagabondi sembrano essere ancora più significativi e contengono la maggior parte della massa nei buchi neri. Infatti, gli scienziati scoprono che in queste prime epoche i vagabondi producono anche la maggior parte delle emissioni provenienti dalla popolazione SMBH. In un documento correlato, gli astronomi esplorano le firme osservative della popolazione errante SMBH.
La ricerca è stata pubblicata su Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
