Due buchi neri si stanno per scontrare: le conseguenze sullo spazio-tempo

È stato scoperto, a miliardi di anni luce di distanza dalla Terra, un oggetto cosmico in grado di far tremare lo spazio-tempo. È stato identificato come PKS 2131-021, ed è formato da due buchi neri, ognuno dei quali ha una massa milioni di volte superiore a quella del nostro Sole, legati in una sorta di danza cosmica che li vede orbitare uno attorno all’altro.

Un epico valzer di buchi neri

“Uniti in un epico valzer cosmico a 9 miliardi di anni luce di distanza, due buchi neri supermassicci orbitano uno attorno all’altro ogni due anni”: inizia così il lungo articolo che annuncia la scoperta sui canali ufficiali del California Institute of Technology (CALTECH).

La ricerca, appena pubblicata su The Astrophysical Journal Letters, si è servita dei dati raccolti in 45 anni di studi, che confermano l’esistenza di una coppia di buchi neri supermassicci che orbitano uno attorno all’altro ogni due anni.

Si tratta di un quasar, cioè del nucleo attivo di una galassia “in cui un buco nero assorbe materiale dal disco che lo circonda” per proiettarlo nello spazio. Gli scienziati già sapevano che un quasar potesse presentare una coppia di buchi neri supermassicci al suo interno, ma trovarne un’evidenza diretta si è rivelato piuttosto complicato. Finalmente però, si legge nella ricerca, abbiamo un nuovo candidato per il fenomeno “coppia di buchi neri supermassicci sorpresi nel momento in cui stanno per fondersi”. È soltanto il secondo oggetto di questo tipo di cui siamo a conoscenza e si trova all’interno del quasar PKS 2131-021, uno di quelli che rivolgono il potente getto relativistico verso la Terra, chiamati blazar.

Qui, a miliardi di anni luce di distanza, sono stati scoperti due buchi neri supermassicci che orbitano uno intorno all’altro ogni due anni, separati da una distanza simile a quella che divide il Sole e Plutone. È la fluttuazione della luminosità che rivela l’esistenza del secondo buco nero agli occhi degli scienziati. I dati raccolti in 45 anni di osservazione, infatti, mostrano una sinusoide quasi perfetta, quanto alla curva della luce emessa dal quasar: la luminosità apparente dell’oggetto sembra cambiare in maniera periodica.

“Quando ci siamo accorti che i dati sui picchi e i cali di luminosità più recenti corrispondevano ai picchi e ai cali osservati tra il 1975 e il 1983” dichiara Sandra O’Neill, tra gli autori dello studio, “sapevamo si trattava di qualcosa di molto speciale”.

Gli effetti sullo spazio-tempo

Le fluttuazioni nella luminosità sono dovute all’esistenza di un secondo buco nero, è la conclusione del team guidato da O’Neill. E quando due buchi neri supermassicci si trovano ad orbitare uno intorno all’altro, significa che hanno abbracciato il ciclo di vita tipico di un buco nero binario. Il loro destino è quello di orbitare sempre più vicini l’uno all’altro fino a quando, “all’ultimo Parsec”, il sistema binario perderà energia orbitale e i due buchi neri andranno incontro alla fusione.

La collisione dei due buchi neri supermassicci del blazar PKS 2131–021 avverrà, secondo gli scienziati, tra 10mila anni: il titanico scontro di buchi neri produrrà un potentissimo getto di onde gravitazionali, in grado di distorcere lo spazio-tempo.

Le onde gravitazionali, ipotizzate da Einstein un secolo fa, sono particolari perturbazioni dello spazio-tempo che possono avvenire proprio in seguito a fenomeni cosmici in cui sono coinvolte enormi masse. Secondo l’immagine più semplice della teoria, si può immaginare lo spazio-tempo come un lembo di tessuto, su cui viene poggiata una sfera abbastanza pesante da deformarlo: come il peso della sfera piega il tessuto, così l’enorme massa di un buco nero supermassiccio può piegare lo spazio-tempo. Ed è quello che accadrà quando, tra 10mila anni, avverrà la fusione dei due buchi neri scoperti a danzare all’interno del quasar PKS 2131–021.