Le onde gravitazionali continuano a rivoluzionare la nostra comprensione dell’universo. Ora, grazie ai dati raccolti dagli osservatori LIGO, Virgo e KAGRA, un gruppo di ricercatori ritiene di aver individuato dove potrebbero nascere alcuni dei buchi neri più massicci mai osservati: negli affollatissimi ammassi globulari, antiche regioni dello spazio dove le stelle sono concentrate in densità estreme.
Secondo il nuovo studio, pubblicato su Nature Astronomy, questi giganteschi buchi neri non si formerebbero direttamente dal collasso di singole stelle massicce, come previsto dai modelli classici, ma attraverso una lunga catena di fusioni successive tra buchi neri più piccoli.
Onde gravitazionali e collisioni cosmiche
Gli scienziati sono arrivati a questa conclusione analizzando 153 eventi di fusione tra buchi neri registrati nel catalogo GWTC-4 del network internazionale formato dagli osservatori LIGO, Virgo e KAGRA.
Questi strumenti rilevano minuscole deformazioni dello spaziotempo generate da eventi estremi, come la collisione tra due buchi neri. Le onde gravitazionali, previste da Albert Einstein nel 1915 all’interno della teoria della relatività generale, permettono oggi di “ascoltare” fenomeni cosmici impossibili da osservare direttamente.
Il team guidato da Fabio Antonini della Cardiff University ha scoperto che i buchi neri osservati sembrano appartenere a due popolazioni distinte.
Due famiglie di buchi neri
La prima popolazione comprende buchi neri relativamente “leggeri”, probabilmente formati dal collasso gravitazionale di stelle massicce esplose come supernovae.
La seconda, invece, è molto più interessante: si tratta di buchi neri estremamente massicci che mostrano velocità di rotazione elevate e orientamenti casuali. Secondo i ricercatori, queste caratteristiche sarebbero compatibili con fusioni gerarchiche ripetute all’interno di ammassi stellari densissimi.
In pratica:
- due buchi neri si fondono;
- il nuovo buco nero risultante sopravvive;
- poi collide nuovamente con altri buchi neri;
- e il processo continua più volte.
Un ambiente relativamente tranquillo, come il nostro vicinato galattico, difficilmente permetterebbe questo tipo di evoluzione. Gli ammassi globulari, invece, sono autentici inferni gravitazionali dove stelle e oggetti compatti si muovono in spazi incredibilmente ridotti, favorendo incontri e collisioni continue.
Il misterioso “mass gap”
Lo studio rafforza anche l’esistenza di un fenomeno teorico chiamato “pair-instability mass gap”, una sorta di fascia proibita nella massa dei buchi neri stellari.
Secondo i modelli attuali, stelle estremamente massicce non dovrebbero collassare formando un buco nero. Prima di arrivare a quel punto, infatti, esploderebbero completamente in violentissime supernovae, distruggendosi senza lasciare alcun residuo compatto.
Questo dovrebbe impedire la formazione naturale di buchi neri oltre circa 45 masse solari.
Eppure gli osservatori gravitazionali stanno trovando oggetti che sembrano trovarsi proprio all’interno di questa fascia teoricamente proibita.
Per i ricercatori, la spiegazione più plausibile è che questi oggetti non siano nati direttamente da stelle, ma siano il risultato di fusioni successive tra buchi neri più piccoli.
Una nuova finestra sull’evoluzione stellare
Secondo gli autori dello studio, questi risultati potrebbero costringere gli astronomi a rivedere parte dei modelli attuali sull’evoluzione delle stelle più massicce.
Se i dati verranno confermati, significherà che le onde gravitazionali non stanno semplicemente registrando collisioni cosmiche, ma stanno iniziando a raccontarci come crescono i buchi neri e come si evolvono gli ambienti stellari più estremi dell’universo.
E forse, cosa ancora più interessante, potrebbero rivelarci che i più grandi buchi neri stellari non nascono affatto grandi: diventano mostri cosmici attraverso una lunga storia di collisioni successive in regioni dello spazio dove la gravità trasforma gli ammassi stellari in giganteschi acceleratori naturali.
Fonte: Nature astronomy
