Due buchi neri fotografati insieme

È storico: due buchi neri sono stati appena fotografati insieme

Il 9 ottobre 2025 un team internazionale ha pubblicato un'immagine radio che, per la prima volta, mostra due buchi neri supermassicci che condividono la stessa orbita all'interno del blazar noto come OJ287 — una scoperta che il team definisce storica e che risolve un enigma astronomico di lunga data. Le due sorgenti radio compatte si trovano dove i modelli orbitali indipendenti avevano previsto che fossero, e la compagna più piccola sembra emettere un getto a spirale che ricorda un tubo da giardino fatto ruotare mentre spruzza particelle a velocità prossima a quella della luce. Questa interpretazione, e l'immagine stessa, si basano sull'interferometria radio a lunghissima base che ha combinato telescopi terrestri con dati radio-spaziali d'archivio e concorda con decenni di previsioni sul cronometraggio e sui flare ottici di OJ287.

È storico: due buchi neri in OJ287

OJ287 è stato una spina nel fianco e una promessa per gli astronomi per più di un secolo: l'oggetto era visibile su lastre fotografiche d'archivio del XIX secolo e, fin dagli anni '80, si è sostenuto che il suo regolare schema di outburst ottici luminosi ogni 12 anni derivasse da un motore a buco nero binario. Quel modello — perfezionato nel corso di decenni da gruppi guidati dall'Università di Turku, dal Tata Institute e altri — ha previsto la tempistica e la geometria di flare ripetuti, e la nuova immagine radio individua due emettitori radio compatti esattamente dove quei modelli collocano il buco nero primario e quello secondario. Per molti ricercatori questa è la prima conferma spaziale diretta che le oscillazioni di luminosità provengono effettivamente da una coppia legata piuttosto che da un singolo getto in precessione.

È storico: due buchi neri — strumenti e tecnica di imaging

Catturare due buchi neri in orbita reciproca ha richiesto gli occhi radio più acuti a disposizione. Il team ha utilizzato l'interferometria a lunghissima base (VLBI), combinando i segnali di una rete internazionale di radiotelescopi terrestri e basi spaziali fornite dalla missione RadioAstron (Spektr-R), la cui antenna un tempo raggiungeva circa la metà della distanza dalla Luna, migliorando così drasticamente la risoluzione angolare. Quel set di dati VLBI terra-spazio produce un potere risolutivo efficace equivalente a fotografare una moneta sulla Luna ed è stato essenziale per separare le due sorgenti radio compatte all'interno del nucleo luminoso di OJ287. Fondamentalmente, i buchi neri sono dedotti dai loro getti radio e dai punti caldi compatti nella mappa interferometrica — i buchi stessi rimangono invisibili, rivelati solo dalle strutture energetiche che emettono.

Masse, separazione e cosa dice l'immagine sulla gravità

Come deduzione da quelle masse misurate e dal periodo di 12 anni, la dinamica kepleriana fornisce un semiasse maggiore approssimativo dell'ordine di 1–2×10^4 unità astronomiche (circa 0,05–0,1 parsec, o pochi decimi di anno luce). Quel numero è una stima newtoniana approssimativa derivata dalle masse e dal periodo orbitale pubblicati e dovrebbe essere interpretato come una scala fisica dell'ordine di grandezza piuttosto che come una misurazione diretta riportata nell'immagine radio. Il punto importante è che la coppia è estremamente compatta in termini astronomici e, alla distanza di OJ287 — circa cinque miliardi di anni luce dalla Terra — la loro separazione angolare nel cielo è minuscola, motivo per cui è stato necessario il VLBI a base spaziale per risolverli.

OJ287 è già stato utilizzato come laboratorio per testare la relatività generale: i flare da impatto previsti e la precessione del periastro nel modello binario hanno fornito test indiretti della dinamica relativistica e della perdita di energia tramite onde gravitazionali. La nuova immagine diretta non sostituisce di per sé quei test, ma ancora la geometria del sistema nello spazio e offre agli osservatori la rara opportunità di seguire il moto orbitale relativistico e il cambiamento dell'orientamento dei getti in tempo reale — una sonda diretta della gravità in campo forte, della precessione dello spazio-tempo e dell'accoppiamento tra l'orbita e la fisica dell'accrescimento.

Comportamento dei getti, ambiguità e perché il follow-up è importante

Cosa significa l'immagine per le osservazioni future e le onde gravitazionali

Trovare una binaria supermassiccia risolvibile a scale di parsec o sub-parsec è un evento importante per l'astronomia multimessaggera. Sistemi come OJ287 sono candidati emettitori di onde gravitazionali nell'ordine dei nanohertz che i pulsar timing array tentano di misurare. Una binaria localizzata spazialmente e modellata fornisce un'ancora astrofisica per quelle ricerche a bassa frequenza e offre ai teorici un obiettivo ben definito per prevedere le forme d'onda e i tempi di inspiral. Su scale temporali più brevi, il monitoraggio dell'orientamento del getto durante il procedere dell'orbita testerà i modelli di emissione dei getti, la geometria magnetica e le interazioni disco-secondario; i ricercatori stanno già pianificando follow-up VLBI che tracceranno l'atteso 'oscillamento' del getto del secondario attraverso molteplici fasi della sua orbita di 12 anni.

Come questa immagine risponde a domande di lunga data

Per decenni ci si è chiesti se i nuclei galattici attivi che mostrano variazioni periodiche di luminosità nascondano due buchi neri o semplicemente una complessa fisica dell'accrescimento e dei getti. L'immagine di OJ287 non risolve da sola ogni alternativa, ma fornisce una conferma spaziale che concorda con una lunga storia di previsioni temporali — qualcosa che i test indiretti non avrebbero mai potuto fornire pienamente. Collegando gli hotspot radio a modelli orbitali derivati indipendentemente, il lavoro riduce lo spazio dei parametri praticabili per spiegazioni alternative a singolo buco nero e stabilisce un nuovo punto di riferimento osservativo per gli studi sull'evoluzione delle binarie, sulla precessione relativistica e sulla risposta dei getti al moto orbitale.

Prossimi passi e dove guardare

Poiché l'affermazione si basa su una complessa ricostruzione VLBI e sulla corrispondenza delle fasi orbitali modellate, il campo si sposterà ora verso la verifica. Ciò significa più VLBI con una copertura densa delle basi, nuovi concetti di VLBI spaziale che ripristinino basi di livello RadioAstron, campagne a più lunghezze d'onda per collegare la struttura radio ai flare ottici e a raggi X, e un attento monitoraggio polarimetrico per testare se la struttura attorcigliata sia davvero un getto rotante. Se l'imaging ripetuto mostrerà il getto del secondario oscillare nel modo previsto dai modelli attuali, il caso passerà da altamente persuasivo a incontrovertibile — e OJ287 diventerà quanto di più vicino abbiamo a un laboratorio di binaria supermassiccia in lenta evoluzione osservata direttamente.

Fonti

• Università di Turku (comunicato stampa e materiali di ricerca su OJ287)
• The Astrophysical Journal (articolo sottoposto a revisione paritaria che descrive i risultati dell'imaging radio)
• Missione RadioAstron / Spektr-R (osservatorio VLBI spaziale utilizzato nel set di dati)
• Astronomy & Astrophysics (studi sui getti VLBI e sulla polarizzazione, articoli del team dell'Event Horizon Telescope)