Un team internazionale di astrofisici dell'Università di Zurigo, dell'Institute of Space Technology Islamabad, dell'Università di Heidelberg e della Chinese Academy of Sciences, con l'aiuto dei supercomputer, hanno ricostruito una simulazione realistica dell'Universo calcolando il tempo in cui due buchi neri con circa 100 milioni di masse solari emettono onde gravitazionali dopo la collisione delle due galassie che li ospitano.
"Il risultato è sorprendente", ha commentato Lucio Mayer dell'Institute for Computational Science dell'Università di Zurigo. "La fusione dei due buchi neri attiva le prime onde gravitazionali dopo 10 milioni di anni, circa 100 volte più velocemente di quanto precedentemente ipotizzato".
La simulazione è durata più di un anno ed è stata condotta in Cina, a Zurigo e a Heidelberg.
Rispetto ai modelli precedenti e con un approccio computazionale innovativo, è stata presa in considerazione la relazione tra le orbite dei buchi neri centrali e la struttura realistica delle galassie ospitanti.
Questi risultati potranno essere utili ai progett futuri come l'osservatorio spaziale di onde gravitazionali eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna) dell'ESA.
Swift coalescence of supermassive black holes in cosmological mergers of massive galaxies [abstract]
Supermassive black holes (SMBHs) are ubiquitous in galaxies with a sizable mass. It is expected that a pair of SMBHs originally in the nuclei of two merging galaxies would form a binary and eventually coalesce via a burst of gravitational waves. So far theoretical models and simulations have been unable to predict directly the SMBH merger timescale from ab-initio galaxy formation theory, focusing only on limited phases of the orbital decay of SMBHs under idealized conditions of the galaxy hosts. The predicted SMBH merger timescales are long, of order Gyrs, which could be problematic for future gravitational wave searches. Here we present the first multi-scale ΛCDM cosmological simulation that follows the orbital decay of a pair of SMBHs in a merger of two typical massive galaxies at z∼3, all the way to the final coalescence driven by gravitational wave emission. The two SMBHs, with masses ∼108 M⊙, settle quickly in the nucleus of the merger remnant. The remnant is triaxial and extremely dense due to the dissipative nature of the merger and the intrinsic compactness of galaxies at high redshift. Such properties naturally allow a very efficient hardening of the SMBH binary. The SMBH merger occurs in only ∼10 Myr after the galactic cores have merged, which is two orders of magnitude smaller than the Hubble time.
