Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters” riporta uno studio sul blazar catalogato come PKS 2131-021 che offre prove del fatto che contenga una coppia di buchi neri supermassicci che orbitano l’uno attorno all’altro in un periodo di due anni. Un team di ricercatori ha utilizzato dati raccolti da diversi telescopi con osservazioni radio che vanno indietro nel tempo fino al 1975 per ricostruire ciò che succede all’interno di PKS 2131-021 sfruttando la sua natura di blazar. Ciò perché per definizione un blazar è alimentato da un buco nero supermassiccio che emette un getto di materiali a velocità elevatissime orientato verso la Terra. L’esame del getto proveniente da PKS 2131-021 ha mostrato un movimento causato dai movimenti orbitali del buco nero e di un compagno l’uno attorno all’altro. Secondo i ricercatori, dal punto di vista terrestre, questi due buchi neri supermassicci si fonderanno tra circa 10.000 anni.

Lontano circa 9 miliardi di anni luce dalla Terra, il blazar PKS 2131-021 è conosciuto da decenni grazie alle sue potenti emissioni. Tuttavia, ci sono voluti molti anni e studi di blazar e quasar, un altro tipo di nucleo galattico attivo, perché gli astronomi si rendessero conto che essi sono alimentati da buchi neri supermassicci circondati da dischi di materiali. Parte di quei materiali viene inghiottita e un’altra parte viene espulsa nello spazio a velocità vicine a quelle della luce in getti che possono estendersi per migliaia di anni luce.

Questo studio del blazar PKS 2131-021 è partito da osservazioni condotte nel 2008 quando Tony Readhead, oggi professore al CalTech, e vari colleghi utilizzarono il radiotelescopio dell’OVRO (Owens Valley Radio Observatory) del CalTech per studiare i getti relativistici di buchi neri supermassicci. Il monitoraggio di oltre 1.000 blazar ha portato alla raccolta di molti dati nel corso degli anni e nel 2020 portò a notare che le emissioni di PKS 2131-021 avevano una variabilità sinusoidale. Ciò portò ad ampliare l’indagine su questo specifico blazar per cercare altre curve di luce di questo blazar.

Dati del Very Long Baseline Array e UMRAO (Michigan Radio Astronomy Observatory) mostravano curve di luce in anni precedenti che corrispondevano a quelle già osservate da Tony Readhead e dai suoi colleghi. Tuttavia, il grande balzo in avanti arrivò grazie a Sandra O’Neill, prima autrice del nuovo studio e studentessa di Readhead al CalTech, che nel 2021 ha iniziato a collaborare con il suo professore offrendo contributi cruciali alla scoperta di ulteriori dati su PKS 2131-021 risalenti ad anni precedenti.

La ricerca negli archivi astronomici ha portato alla scoperta di osservazioni del blazar PKS 2131-021 condotte all’Osservatorio Haystack tra il 1975 e il 1983. Il loro esame ha mostrato un picco nella curva di luce avvenuto nel 1976 che corrispondeva alle previsioni di Tony Readhead e dei suoi colleghi.

La scoperta dei cambiamenti nel getto del blazar PKS 2131-021 è stata resa più difficile dal fatto che non ci sono stati picchi per circa vent’anni. Tony Readhead l’ha paragonato a un orologio che ticchetta in cui ogni ciclo dell’onda sinusoidale corrisponde a un’orbita di due anni dei due buchi neri supermassicci l’uno attorno all’altro. Secondo Readhead e i suoi colleghi, il “buco” di vent’anni è dovuto a qualche variazione nell’alimentazione di PKS 2131-021. L’attività di un nucleo galattico attivo può essere incostante perché dipende dalla quantità di materiali attorno al buco nero supermassiccio che lo alimenta.

Secondo i ricercatori, i due buchi neri supermassicci nel blazar PKS 2131-021 hanno masse di alcune centinaia di milioni di volte quella del Sole. Recentemente, un altro team di ricercatori aveva presentato prove di una coppia simile nel blazar OJ 287 ma i buchi neri in PKS 2131-021 sono ancor più vicini e si fonderanno prima dal punto di vista terrestre.

Le onde gravitazionali emesse dai buchi neri supermassicci come quelli dei due blazar oggetto di questi studi hanno frequenze inferiori a quelle rilevabili dagli strumenti LIGO e Virgo, usati nell’astronomia delle onde gravitazionali. Questa branca dell’astronomia è appena nata e nei prossimi anni potrebbero entrare in servizio strumenti sensibili anche alle onde gravitazionali emesse da buchi neri supermassicci. Ciò renderà possibile ottenere nuove informazioni su questi oggetti estremi.