Rilevata la più massiccia fusione di buchi neri mai individuata

Gli astronomi potrebbero aver rilevato la collisione più massiccia di due buchi neri mai scoperta, una fusione avvenuta circa 7 miliardi di anni fa, i cui segni sono appena arrivati da noi. Il cataclisma ha offerto ai ricercatori un posto in prima fila per la nascita di uno degli oggetti più sfuggenti dell’Universo.
Due gi attori attori principali di questo evento cosmico: un buco nero di circa 66 volte la massa del nostro Sole e un altro buco nero di circa 85 volte la massa del nostro Sole. I due si sono avvicinati, ruotando rapidamente l’uno intorno all’altro più volte al secondo prima di schiantarsi insieme in una violenta esplosione di energia che ha inviato onde d’urto in tutto l’Universo. Il risultato della loro fusione? Un unico singolo buco nero di circa 142 volte la massa del nostro Sole.
Una tale scoperta potrebbe essere importante per gli astronomi. Fino ad ora, gli scienziati sono stati in grado di rilevare e osservare indirettamente i buchi neri in due diversi intervalli di dimensioni. Le varietà più piccole sono tra cinque e 100 volte la massa del nostro Sole. All’altra estremità dello spettro, ci sono i buchi neri supermassicci, del tipo al centro delle galassie, buchi neri che sono milioni o miliardi di volte la massa del nostro Sole.
Per molto tempo, gli scienziati hanno cercato di individuare i buchi neri intermedi, i cosiddetti “buchi neri di massa intermedia” che vanno da 100 a 1.000 volte la massa del Sole. Gli astronomi erano certi che questo tipo dovesse essere là fuori, ma non erano stati in grado di trovare alcuna prova diretta della loro esistenza. Sono stati individuati alcuni potenziali buchi neri intermedi, ma sono ancora considerati candidati.
“Questo è davvero l’anello mancante tra [buchi neri con] decine di masse solari e quelli di milioni”, ha detto in un’intervista a The Verge Salvatore Vitale, assistente professore presso il LIGO Lab del MIT che studia le onde gravitazionali. “È sempre stato un po’ sconcertante che le persone non riuscire a trovare nulla in mezzo”.
Con questa scoperta, dettagliata oggi nelle riviste Physical Review Letters e The Astrophysical Journal Letters, potremmo avere la nostra prima scoperta della nascita di un buco nero di massa intermedia. La scoperta potrebbe aiutare a spiegare perché l’Universo ha questo aspetto, con dispersioni relativamente abbondanti di buchi neri più piccoli e pochi buchi neri supermassicci al centro delle galassie. Una teoria su come i buchi neri supermassicci diventino così grandi è che i buchi neri più piccoli si fondano ripetutamente, consolidandosi fino a diventare enormi. Ma se così fosse, dovrebbero esserci buchi neri intermedi là fuori da qualche parte nell’Universo. “Ecco perché gli astronomi li hanno cercati ampiamente, perché aiuterebbero a risolvere questo puzzle“, dice Vitale.

Per rilevare l’evento, gli scienziati hanno misurato le minuscole onde d’urto prodotte dalla fusione. Quando oggetti incredibilmente massicci come i buchi neri si fondono, deformano lo spazio e il tempo, creando increspature nel tessuto dell’Universo che sparano verso l’esterno alla velocità della luce. Conosciute come onde gravitazionali, queste increspature sono gigantesche quando vengono prodotte, ma quando raggiungono il nostro pianeta sono incredibilmente deboli e incredibilmente difficili da rilevare.
Gli scienziati sono diventati piuttosto abili nel rilevare queste minuscole onde gravitazionali grazie agli osservatori negli Stati Uniti e in Italia. Conosciuti come LIGO e Virgo, gli osservatori sono progettati specificamente per rilevare le onde infinitesimali generate da fusioni cataclismiche, misurando il modo in cui le increspature influenzano gli specchi sospesi qui sulla Terra. Da quando LIGO ha rilevato per la prima volta le onde gravitazionali nel 2015, gli osservatori ne hanno raccolte un numero impressionante, rilevando circa 67 fusioni tra buchi neri, tra stelle di neutroni e buchi neri che si fondono con stelle di neutroni.
A 5,3 miliardi di parsec di distanza, il rilevamento annunciato oggi è anche la fusione più lontana che LIGO e Virgo abbiano mai rilevato, con le onde gravitazionali che hanno impiegato 7 miliardi di anni per raggiungerci.
Questo evento, chiamato GW190521, è stato rilevato il 21 maggio 2019 ed era così debole che avrebbe potuto essere facilmente perso. LIGO e Virgo hanno rilevato solo quattro piccole onde gravitazionali nei loro rilevatori, perturbazioni che sono durate solo un decimo di secondo. Gli scienziati che hanno lavorato sui dati hanno utilizzato quattro diversi algoritmi per trovare le oscillazioni, consentendo alla fine di individuare le masse della fusione e quanta energia è stata rilasciata. “Durante il processo della collisione, l’equivalente di sette volte la massa del nostro Sole è stato distrutto ed è diventato energia lasciando il sistema, quindi è stato certamente un evento impressionante, in termini di energia“, spiega Vitale.
A causa del rilevamento davvero lieve, gli astronomi di LIGO e Virgo stanno valutando la possibilità che potrebbero non aver effettivamente visto una massiccia fusione di buchi neri ma, invece, potrebbe trattarsi di onde prodotte da una stella che collassa o da qualche altro strano fenomeno.
Tuttavia, la fusione di buchi neri è la spiegazione più semplice e ha più senso per ciò che hanno osservato. Gli astronomi stimano che fusioni come questa siano più rare delle fusioni di buchi neri più piccoli che LIGO e Virgo hanno visto, il che spiegherebbe perché gli osservatori hanno impiegato del tempo per individuare questo tipo di buco nero. “Per ogni evento come questo, ci saranno circa 500 fusioni di buchi neri più piccoli, quindi è molto raro“, dice Vitale.
Ma Vitale si aspetta di vedere di nuovo fusioni come questa. In questo momento, LIGO e Virgo non stanno facendo osservazioni, ma le due strutture torneranno online entro la fine del prossimo anno con alcuni aggiornamenti, che renderanno i loro strumenti ancora più sensibili di prima. “Dovremmo essere in grado di rilevare altri oggetti estremamente pesanti e poi saremo in grado di dire un po’ di più sulle loro origini, da dove provengono, quanto sono rari e le loro proprietà“, dice Vitale. “Quindi saremo davvero in grado di sondare la vita e la morte di questi buchi neri“.
Fonte: The Verge