L’Universo è teatro di violenti eventi cosmici che generano onde gravitazionali, increspature dello spazio-tempo. Solo i fenomeni più potenti producono onde abbastanza intense da essere rilevate sulla Terra.
Recentemente, la collaborazione LIGO ha annunciato la scoperta di GW231123, la fusione di buchi neri più colossale mai osservata, che ha dato origine a un buco nero gigante con una massa superiore a 225 volte quella del Sole.
La natura di questo segnale, tuttavia, mette in discussione i modelli attuali di evoluzione stellare, spingendo i fisici a interrogarsi su come una fusione di tale portata possa essere avvenuta.
Una fusione colossale: iasce il buco nero GW231123 da 225 masse solari
LIGO, l’Osservatorio a Interferometro Laser di Onde Gravitazionali, ha segnato un momento storico per la fisica nel 2015, quando ha rilevato per la prima volta le onde gravitazionali, catturando l’eco cosmologica di una collisione tra due buchi neri. Da quella scoperta, che ha meritato il Premio Nobel, la Collaborazione LIGO – una partnership internazionale che include LIGO, Virgo (in Italia) e KAGRA (in Giappone) – ha continuato la sua meticolosa osservazione del cosmo. Grazie a questa sorveglianza, la collaborazione ha rilevato numerosi segnali provenienti da diverse sorgenti astrofisiche, tra cui stelle di neutroni, supernove e circa 300 fusioni di buchi neri.
GW231123, osservata per la prima volta il 23 novembre 2023, si distingue come una fusione di buchi neri senza precedenti. Due buchi neri di dimensioni estreme – uno con una massa pari a 137 volte quella del Sole e l’altro con 103 masse solari – sono riusciti a mantenere la loro integrità mentre ruotavano l’uno attorno all’altro a una velocità sbalorditiva, ben 400.000 volte superiore a quella di rotazione terrestre, per poi coalescere in un buco nero ancora più massiccio.
Per comprendere la portata di questo evento, si consideri che il precedente detentore del record per una fusione di questo tipo, GW190521, aveva prodotto un buco nero finale con una massa di circa 140 volte quella del Sole, rendendo GW231123 una scoperta che riscrive i limiti delle nostre conoscenze cosmologiche.
Stabilità inattesa in un ambiente caotico
La recente rilevazione di GW231123 ha svelato la fusione binaria di buchi neri più massiccia mai osservata tramite onde gravitazionali, un evento che pone una vera e propria sfida alla nostra attuale comprensione della formazione di questi enigmatici oggetti cosmici.
Data la natura gravitazionalmente caotica degli ambienti in cui si muovono i buchi neri, caratterizzati da immense forze di spinta e attrazione, è sorprendente che questa fusione sia stata sufficientemente stabile da permettere alle onde gravitazionali risultanti di viaggiare attraverso lo spazio-tempo e raggiungere i rilevatori di LIGO, che hanno captato i segnali per ben 0,1 secondi. Secondo Mark Hannam, fisico presso l’Università di Cardiff e membro della collaborazione LIGO, eventi di tale portata dovrebbero essere “vietati” dai modelli standard di evoluzione stellare.
Hannam ha ipotizzato che una possibile spiegazione risieda nel fatto che i due buchi neri che hanno dato vita a questo sistema binario si siano formati a loro volta da precedenti fusioni di buchi neri di massa inferiore. Questa ipotesi, se confermata, riscriverebbe parte delle teorie sulla crescita e l’evoluzione dei buchi neri.
Charlie Hoy, fisico presso l’Università di Portsmouth e anch’egli membro di LIGO, ha evidenziato come i buchi neri coinvolti in questa fusione sembrassero ruotare a una velocità straordinariamente elevata, quasi al limite consentito dalla teoria della relatività generale di Einstein. Questa rotazione estremamente rapida ha reso il segnale rilevato particolarmente complesso da modellare e interpretare, presentandosi come un: “Eccellente caso di studio per accelerare lo sviluppo dei nostri strumenti teorici“. La comprensione di GW231123 richiederà, quindi, un notevole sforzo per affinare i modelli e le simulazioni esistenti, spingendo la fisica gravitazionale verso nuove frontiere.
La complessità di un segnale senza precedenti
Le recenti scoperte su GW231123, l’imponente fusione di buchi neri, saranno presentate alla 24a Conferenza internazionale sulla relatività generale e la gravitazione (GR24) e alla 16a Conferenza Edoardo Amaldi sulle onde gravitazionali, eventi che si terranno congiuntamente come incontro GR-Amaldi a Glasgow, nel Regno Unito. Successivamente, i dati verranno resi pubblici, scatenando una vera e propria corsa nella comunità scientifica per decifrare il mistero di GW231123. Tuttavia, una risposta chiara non arriverà in tempi brevi.
Come ha spiegato Gregorio Carullo, fisico presso l’Università di Birmingham e membro di LIGO: “Ci vorranno anni prima che la comunità scientifica riesca a svelare completamente questo intricato schema di segnali e tutte le sue implicazioni“. Sebbene la spiegazione più probabile rimanga una fusione di buchi neri, scenari più complessi potrebbero essere la chiave per decifrarne le caratteristiche inaspettate. Questa sfida promette “tempi entusiasmanti” per la ricerca.
Le onde gravitazionali, un concetto ipotizzato già alla fine del XIX secolo e poi reso popolare dalle teorie di Albert Einstein, rappresentano uno dei pochi metodi di osservazione cosmica che non necessitano della luce per “vedere” i fenomeni celesti. Questa loro peculiarità conferisce loro un potenziale ineguagliabile nell’aiutare l’umanità a svelare molti dei misteri più profondi dell’universo, dai buchi neri e le stelle antiche fino alla sfuggente materia oscura. GW231123 è un esempio lampante di come questi segnali possano spingere i confini della nostra conoscenza.
Per maggiori informazioni, consulta il comunicato stampa ufficiale.
