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Credits: R.Buscicchio (University of Birmingham), based on content from NASA, ESA, IFCA, the Athena Community Office, G. Alexandrov, A. Burrows

Introduzione

Credit: ESA

L’Agenzia spaziale europea (ESA) ha recentemente annunciato le due prossime missioni, che avranno luogo nel 2030: Athena, il telescopio spaziale a raggi X di prossima generazione e LISA, il primo space-based observatory di onde gravitazionali, saranno coordinate per iniziare l’osservazione entro un anno l’una dall’altra e svolgeranno contemmporaneamente operazioni scientifiche per almeno quattro anni.

Studiare le collisioni dei buchi neri in simultanea

Secondo il nuovo studio, pubblicato questa settimana su Nature Astronomy, la decisione dell’ESA offrirà agli astronomi un’opportunità senza precedenti di produrre mappe multi-messenger di alcuni degli eventi cosmici più violenti nell’Universo, che non sono stati osservati finora e che si trovano nel cuore dei misteri di vecchia data che riguardano l’evoluzione dell’Universo.

In particolare si studieranno le collisioni di buchi neri supermassicci nel profondo universo e la “swallowing up” di oggetti stellari in enormi buchi neri ospitati nei centri della maggior parte delle galassie.

Credit: ESA

Le onde gravitazionali misurate da LISA individueranno le increspature dello spazio-tempo causate dalle fusioni mentre i raggi X osservati con Athena riveleranno i processi fisici caldi e altamente energetici di quegli ambienti. La combinazione di questi due strumenti per osservare lo stesso fenomeno in questi sistemi comporterebbe un enorme balzo in avanti nella nostra comprensione di come si sviluppano enormi buchi neri e galassie, in che modo enormi buchi neri aumentano la loro massa e il ruolo del gas attorno a questi buchi neri .

Queste sono alcune delle grandi domande senza risposta in astrofisica che hanno sconcertato gli scienziati per decenni.

Il dott. Sean McGee, docente di astrofisica all’Università di Birmingham e membro dei consorzi Athena e LISA, che ha guidato lo studio, ha detto: “La prospettiva di osservazioni simultanee di questi eventi è un territorio inesplorato e potrebbe portare a enormi progressi. Questo promette di essere una rivoluzione nella nostra comprensione dei buchi neri supermassicci e del modo in cui crescono all’interno delle galassie“.

Anche il professor Alberto Vecchio, direttore dell’Institute for Gravitational Wave Astronomy , Università di Birmingham, e coautore dello studio, ha rilasciato alcune dichiarazioni: “Ho lavorato su LISA per vent’anni e la prospettiva che offre questa nuova collaborazione, per guardare al centro delle galassie, promette di rendere questa esperienza ancora più gratificante. È difficile prevedere esattamente cosa scopriremo: dovremmo solo reggerci forte, perché sarà un bel giro”.

Riuscire a capire cosa si osserverà

Durante la vita delle missioni, possono esserci fino a 10 fusioni di buchi neri con masse da 100.000 a 10.000.000 volte la massa del sole,con segnali abbastanza forti da essere osservati da entrambi gli osservatori. Sebbene a causa della nostra attuale mancanza di comprensione della fisica che si verifica durante queste fusioni e della frequenza con cui si verificano, gli osservatori potrebbero osservare molti o pochi di questi eventi. In effetti, queste sono domande a cui risponderanno le osservazioni.

Inoltre, LISA rileverà le prime fasi delle fusioni di buchi neri di massa stellare che si concluderanno con il rilevamento in osservatori di onde gravitazionali a terra. Questo rilevamento tempestivo consentirà ad Athena di osservare la posizione binaria nel momento esatto in cui si verificherà la fusione.

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