Cominciamo dal caso più macroscopico e … costruttivo. Sappiamo molto bene che le galassie si uniscono durante la loro vita all’interno degli ammassi o dei gruppi di cui fanno parte. La stessa Via Lattea finirà in un abbraccio definitivo con la galassia di Andromeda. Al di là di cento e uno effetti quasi artistici dei cortei di stelle che eseguono danze fantastiche dirette dagli effetti di marea, i veri “padroni” delle due strutture restano i buchi neri centrali. Anch’essi ballano a lungo, ma prima o poi, è altamente probabile che si uniscano per poter gestire l’unione delle loro creature. Nell’Universo qualsiasi “apparente” guerra finisce sempre in un armistizio pacifico.

La maggior parte di queste unioni si è verificata in tempi antichi, quando lo spazio a disposizione era minore e le galassie, piccole e vivaci, molte di più. A tali distanze temporali non è facile vedere la vera è propria immersione reciproca o anche solo un’anomala attività, ma la luminosità dell’evento cresce a causa del materiale che sta cadendo verso il buco nero centrale e l’emissione è tale da essere notata anche a distanza di miliardi di anni luce.

Le galassie così attive, sia per motivi personali che per l’unione con un’altra, vengono rilevate molto bene dal loro nucleo galattico attivo (AGN) che sotto particolari condizioni geometriche prende il nome più celebre di quasar. Cosa causi un quasar è ben noto ed essi vengono studiati per capire come si comportavano le galassie più giovani. Normalmente si studia la variazione luminosa che non nasce certo direttamente dal buco nero, ma da ciò che lo sta circondando e che inesorabilmente finisce come cibo per il mostro.

Non è stato nemmeno difficile riconoscere, a volte, l’esistenza di due “nuclei” centrali, segni abbastanza sicuri di una coppia di buchi neri galattici in cerca del trattato di pace finale. Tuttavia, queste variazioni sono del tutto casuali e irregolari, dipendendo da mille fattori. Oltretutto, le distanze tra i due padroni galattici sono sempre molto grandi, dell’ordine delle decine di migliaia di anni luce: non possono ancora esserci segni dovuti alla loro azione combinata.

Ricordiamo infatti di non confondere gli effetti gravitazionali di due oggetti supermassicci con la curvatura dello spaziotempo. A grande distanza, che la stella (anche di miliardi di volte la massa solare) sia un oggetto qualsiasi o un buco nero poco importa, la gravità può essere spiegata e trattata dalla fisica newtoniana. E’ solo a distanze molto prossime all’orizzonte degli eventi, dove la curvatura dello spaziotempo diventa preponderante, che gli effetti relativistici prendono il sopravvento (non dimentichiamo che ciò che conta, in realtà, è la densità del corpo celeste…).

Ben più interessante sarebbe perciò vedere cosa succede nel momento critico, quello dell’effettiva unione di due masse così gigantesche concentrate in un volume irrisorio. Un problema a cui a cui è stato dato un nome molto indicativo: problema dell’ultimo parsec. Non possiamo certo illuderci di vedere separati otticamente due oggetti così lontani e … vicini. Tuttavia, si può sempre sperare che quando una coppia si stringe sempre di più ne nasca qualche segnale inatteso. Insomma, l’avvicinarsi dell’ultimo parsec dovrebbe farsi riconoscere.

Beh, proprio mentre si studiava un quasar per determinare la rotazione del disco di accrescimento attraverso la spettroscopia su una certa linea di emissione, si è visto che l’unico modo di far “quadrare” ciò che si osservava era la presenza di una seconda linea di emissione. Quel disco di accrescimento era piuttosto ambiguo e strano o -quantomeno- stava succedendo qualcosa indipendente dalla sua rotazione attorno a un buco nero centrale.

Inoltre, cosa ancora più importante, vi era un segnale periodico legato alla luminosità generale del quasar. Come già detto, questa luminosità può benissimo variare, ma in modo casuale. Non c’è voluto molto a recuperare sporadiche osservazioni precedenti e si è costruita una curva di luce altamente indicativa, che mostra un periodo di circa cinque anni, come si vede bene nella figura che segue.

E’ ovviamente ancora molto difficile stabilire quale sia il meccanismo che possa causare una variazione di questo tipo. Certo è che solo una coppia di buchi neri relativamente vicina, a una distanza non superiore a poche centinaia di anni luce, può produrre questo segnale.

Una possibilità è che il materiale del disco (o dischi) di accrescimento venga incanalato verso un doppio getto ad alta energia che ruota come la luce di un faro. Ogni volta che il doppio getto punta verso di noi si ha l’incremento di luminosità. Nel caso di un buco nero singolo non ci sarebbe una variazione significativa della direzione del getto.

Un’altra possibilità è una distorsione del disco di accrescimento dovuta alla presenza di due masse così vicine. Una parte potrebbe essere più densa e potrebbe bloccare la luce del quasar a ritmo periodico.

Infine, potrebbe anche capitare che, in queste condizioni, il disco di accrescimento invii materiale verso i buchi neri in modo regolare, producendo lampi energetici periodici.

In ogni caso, anche se la spiegazione fisica è ancora lontana, si può essere quasi sicuri che la periodicità del misterioso segnale è dovuto a un reale avvicinamento di una coppia di buchi neri verso “l’ultimo parsec”.

Nel frattempo sono stati individuate altri quasar che mostrano possibili andamenti periodici nella loro luminosità.

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Scendiamo nettamente di dimensioni e distanza (due stelle poco più grandi del Sole a circa 25 000 anni luce da noi). Tuttavia, non scende l’interesse.

Siamo di fronte a una coppia molto particolare. Il sistema è decisamente molto stretto, con un periodo orbitale di poco inferiore alle 4 ore. Una delle due stelle è sicuramente una pulsar, mentre l’altra potrebbe essere sia una nana bianca molto vecchia che un’altra stella di neutroni. I segnali della pulsar durante la sua rivoluzione attorno al baricentro del sistema, collegata alla notevole deformazione dello spaziotempo, ha permesso di determinare le masse dei due oggetti, entrambe vicine a 1.3 masse solari. Due valori proprio al limite tra stelle di neutroni e nane bianche.

Chi è morta per prima e quale sarà l’evoluzione del sistema? Un test fantastico sia per la relatività che per l’evoluzione di sistemi così rari.  La presenza del segnale della pulsar è stato decisivo, finora, soprattutto per determinare le masse in gioco e/o la curvature dello spaziotempo.

In queste condizioni deve esistere un movimento di precessione dell’asse di rotazione della pulsar (come quello di una trottola, la cui rotazione è disturbata da forze esterne). Seguendo attentamente la sua evoluzione è possibile capire sempre meglio le caratteristiche del sistema. Ed ecco che una mancanza di informazione può diventare fondamentale!

La pulsar si comporta come un faro che ogni 144 millisecondi colpisce la Terra e ci mostra la sua presenza. Ultimamente questo segnale è sparito, il che comporta che il movimento processionale ha spostato l’asse verso un’altra direzione del cielo. Un dato “nullo” che però aiuta a risolvere le equazioni legate alle caratteristiche relativistiche del sistema. Non ci resta, adesso, che aspettare che il segnale ritorni. Non è poi un periodo enorme… solo 160 anni.

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P.S.: purtroppo, tutto è statico nelle condizioni di mia figlia... vi avviserò costantemente.