Gli astronomi rilevano una coppia di buchi neri supermassicci in Markarian 501

Gli astronomi hanno identificato prove dirette dell’esistenza di due buchi neri supermassicci in orbita l’uno attorno all’altro nel nucleo della galassia Markarian 501. La galassia si trova a circa 480 milioni di anni luce da Terra. La scoperta è arrivata da un’analisi dettagliata di dati radio raccolti nel corso di più di un decennio. Il segno principale è la presenza di un secondo getto di particelle relativistiche accanto al getto già noto. Il team internazionale ha pubblicato i risultati in uno studio accettato dalla rivista Monthly Notices del Royal Astronomical Society.

Il lavoro è stato condotto dai ricercatori di Instituto Max Planck, Radioastronomia, Alemanha. Eles ha rielaborato 83 serie di osservazioni effettuate con Very Long Baseline Array tra settembre 2011 e luglio 2023. Le osservazioni sono avvenute a una frequenza di 43 gigahertz. La frequenza Essa ci consente di risolvere strutture molto vicine al nucleo galattico. Il confronto con i dati provenienti da frequenze più basse, come 15 gigahertz e 8 gigahertz, ha rafforzato i risultati.

Dettagli delle osservazioni radio

I dati mostrano due getti distinti che emergono dallo stesso nucleo. Il getto principale, chiamato Jet 1, punta nella direzione Terra ed era già noto. Il secondo getto, chiamato Jet 2, appare in alcune immagini sul lato opposto e poi curva in senso antiorario attorno al nucleo. La configurazione Essa è stata osservata ripetutamente nel corso dei dodici anni di monitoraggio. I componenti di Jet 2 cambiano posizione sulle scale delle settimane e dei mesi.

In un’osservazione del 24 giugno 2022, le strutture di Jet 2 formavano un arco parziale attorno al nucleo principale. I ricercatori interpretano questo arco come un anello parziale Einstein. Ele sarebbe causato dalla lente gravitazionale del buco nero primario che agisce sull’emissione del getto del buco nero secondario. La risoluzione angolare delle immagini raggiunge i decimi di milliarcosecondo. Essa La precisione era essenziale per separare le strutture.

Il periodo orbitale stimato per il movimento di Jet 2 attorno al nucleo è di circa 141 giorni nel sistema di riferimento della galassia. La curva di luce del nucleo ha una periodicità prossima a circa 121 giorni. Há anche una periodicità a lungo termine di 7,4 anni, associata alla precessione del piano orbitale del sistema. Lo spostamento sistematico tra diverse frequenze indica la presenza di due distinti oggetti massicci.

• Jet 2 appare sul lato del controgetto e curva in senso antiorario prima di allinearsi parallelamente a Jet 1.
• Nelle osservazioni successive, Jet 2 vira a sud e si fonde con le strutture dei getti principali.
• Il sistema completo mostra una graduale deriva in senso orario nel corso degli anni.
• Tra il 2016 e il 2017 si è verificato un ritiro temporaneo, chiamato back flip.
• La precessione spiega l’oscillazione del piano orbitale come una trottola che oscilla mentre gira.
• Alternative come le instabilità Kelvin-Helmholtz non riproducono lo spostamento asimmetrico tra le frequenze.
• Il modello binario emerge come la spiegazione più coerente per il set di dati.

Un secondo getto è stato rilevato per la prima volta in un blazar: segno di una rara coppia di buchi neri!

Un secondo getto è stato scoperto nel nucleo del blazar Markarian 501 (Mrk): una rara prova della possibile esistenza di una coppia stretta di buchi neri supermassicci sull’orlo del…pic.twitter.com/kzPzYPsI3O

— Black Hole (@konstructivizm)10 aprile 2026

Caratteristiche del Galaxy Markarian 501

Markarian 501 è un blazar, un sottotipo di nucleo galattico attivo. Nesse tipo di oggetto, uno dei getti punta quasi direttamente a Terra. L’allineamento Esse amplifica l’emissione osservata mediante effetti relativistici di Doppler. La galassia emette fortemente energie radio, raggi X e raggi gamma nella gamma dei TeV. Sua La prossimità relativa facilita le osservazioni ad alta risoluzione su scale parsec.

Sin dagli anni ’80, gli astronomi hanno notato disallineamenti nella struttura radio della galassia. I cambiamenti sono avvenuti tra scale piccole, vicine al nucleo, e scale più grandi, di kiloparsec. Modelos I precedenti proponevano getti elicoidali confinati in coni stretti o semplice precessione. Nenhuma La spiegazione precedente spiegava pienamente i bruschi cambiamenti osservati. Il rilevamento diretto di due getti risolve parte di questi enigmi accumulati da decenni.

Il buco nero primario ha una massa stimata in centinaia di milioni di volte la massa di Sol. Quello secondario produce Jet 2 e orbita attorno al primo a una distanza che varia tra 251 e 542 unità astronomiche, a seconda della massa totale ipotizzata. La separazione Essa equivale a decine di raggi di Schwarzschild. L’intera regione del sistema binario si inserisce in uno spazio più piccolo del diametro dell’orbita Plutão attorno a Sol.

Implicazioni per l’evoluzione dei buchi neri supermassicci

I buchi neri supermassicci crescono principalmente attraverso fusioni durante le collisioni tra galassie. Modelos I teorici prevedono che, dopo la fusione delle galassie, i buchi neri centrali formino una coppia legata gravitazionalmente. Eles iniziano ad orbitare l’uno attorno all’altro. La rilevazione al numero Markarian 501 offre un caso osservativo diretto di questa fase intermedia. Até Ora, prove simili si basavano principalmente su inferenze indirette o modelli cinematici.

Il sistema può emettere onde gravitazionali con una frequenza compresa tra circa 8 volte 10 e meno 8 hertz. La frequenza Essa rientra nella finestra di rilevamento prevista per gli array di temporizzazione delle pulsar. Square Kilometre Array, in costruzione, potrà contribuire alle future ricerche in questo regime di bassa frequenza. Denser Observações con Very Long Baseline Array o il futuro Black Hole Explorer potrebbe perfezionare ulteriormente la geometria orbitale.

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I ricercatori hanno calcolato il tempo di coalescenza del sistema binario. Se le masse fossero comparabili, il sistema avrebbe ancora miliardi di anni da percorrere. Se il rapporto di massa è molto piccolo, come 0,001, il tempo scende a centinaia di anni. Il modello più plausibile punta a masse simili, il che indica un binario di lunga durata, ancora lontano dalla fusione definitiva. I rapporti Algumas menzionano la possibilità di coalescenza in circa 100 anni, ma gli autori dello studio rimangono cauti su questa stima.

Analisi delle alternative e rigore metodologico

Il team ha esaminato spiegazioni alternative per i dati. Instabilidades di Kelvin-Helmholtz può produrre strutture elicoidali in getti. Sono stati considerati anche Choques carichi di massa interni o non uniformi. Nenhuma di queste ipotesi spiega lo spostamento sistematico tra le frequenze o il movimento orbitale ripetitivo di Jet 2. Lo spostamento del nucleo dovuto all’autoassorbimento del sincrotrone è stato escluso poiché avviene nella direzione sbagliata.

L’analisi ha utilizzato la modellazione gaussiana indipendente per ciascuna delle 83 epoche. Não Si imponevano le ipotesi precedenti. Il metodo del profilo di verosimiglianza ha permesso di quantificare le incertezze nei parametri. Il confronto con dati indipendenti di altri programmi, come MOJAVE a 15 gigahertz, ha rafforzato l’interpretazione. Essa La convalida incrociata ha aumentato la fiducia nei risultati.

Lo studio evidenzia che questo è il primo rilevamento di immagini dirette di un sistema a doppio getto nel nucleo di un Blazar. Trabalhos I precedenti proponevano binari basati su periodicità o variazioni indirette. La svolta qui sta nell’osservazione simultanea di due getti che coesistono nelle stesse immagini.

Contesto storico e prospettive future

Markarian 501 è stato monitorato a più lunghezze d’onda per decenni. Sua L’emissione di raggi gamma ad alta energia e la tortuosa struttura radio hanno attirato l’attenzione. La periodicità di 7,4 anni nella curva della luce radio è coerente con le variazioni osservate ad altre lunghezze d’onda. Isso aggiunge coerenza al quadro che emerge.

Il fenomeno di schiarimento degli arti riportato nelle osservazioni precedenti potrebbe essere un artefatto causato dalla sovrapposizione di Jet 2 e Jet 1 in immagini di qualità inferiore. Quando Il secondo getto non è stato riconosciuto, le sue strutture erano confuse con i bordi del getto principale. La possibilità Essa apre la strada alla rilettura dei file VLBI storici su altri core attivi.

Future osservazioni con cadenza più densa potrebbero catturare passaggi rapidi di Jet 2 in configurazioni specifiche. Black Hole Explorer, con una risoluzione prevista di circa 6 microarcosecondi, avrà Markarian 501 come target prioritario. Mesmo Senza risolvere direttamente la separazione orbitale, le immagini ad alta fedeltà possono rivelare dettagli del flusso di materia che alimenta ciascun buco nero.

Su scala più ampia, il caso dimostra che i nuclei galattici attivi sono ambienti complessi. Il semplice modello di un singolo buco nero con una coppia di getti perpendicolari al disco di accrescimento è utile ma insufficiente ad alta risoluzione. Fusões Galactica sono comuni nell’universo. Pertanto, i sistemi binari di buchi neri supermassicci devono esistere in gran numero. Reanálises delle raccolte di dati di interferometria a lunga base esistenti possono rivelare altri casi simili.

La scoperta rafforza il valore dei programmi di monitoraggio a lungo termine. Redes di radiotelescopi come Very Long Baseline Array, che funziona come uno strumento delle dimensioni di un continente, sono essenziali per questi progressi. Un’attenta analisi dei dati accumulati negli anni ha permesso di discernere i due fili distinti nella struttura che sembrava essere un unico getto.

L’universo continua a rivelare ulteriori livelli di complessità. Da decenni Dois buchi neri vorticano uno attorno all’altro nel cuore di Markarian 501. Cada Si lancia il proprio getto di plasma accelerato a velocità prossime a quella della luce. Per molto tempo gli strumenti e le aspettative degli osservatori hanno mostrato un solo getto. Agora, con dati ad alta risoluzione e analisi meticolose, la scienza identifica i due. Esse La ricerca non riguarda solo un sistema specifico. Ele apre nuove prospettive per comprendere come crescono i buchi neri più massicci e come si evolvono le galassie nel tempo cosmico.