LIGO-Virgo rivendica un’altra fusione di stelle di neutroni

Le onde gravitazionali derivanti dalla fusione di due stelle di neutroni sono state osservate dal rivelatore LIGO a Livingston il 25 aprile 2019, secondo un team internazionale di astrofisici nelle collaborazioni LIGO e Virgo. Questa è la seconda volta che viene visto un segnale da un tale evento e la fusione sconcerta gli astrofisici perché sembra aver creato un oggetto con “massa insolitamente alta”.
In un documento che è stato presentato a The Astrophysical Journal Letters, i ricercatori affermano che la fusione è avvenuta a circa 500 milioni di anni luce di distanza. Il video sopra è una simulazione del processo di fusione e delle onde gravitazionali che ha prodotto.
Il segnale (soprannominato GW 190425) non è stato registrato dal rivelatore LIGO ad Hanford, che al momento non funzionava, e neppure dal rivelatore Virgo.
Impulsi di raggi gamma?
Una recente prestampa di un team indipendente di astronomi in Russia suggerisce che durante la fusione di aprile 2019 sono stati emessi anche due impulsi di raggi gamma.
LIGO comprende due interferometri lunghi 4 km negli Stati Uniti: uno a Livingston, in Louisiana e l’altro a Hanford, Washington. L’interferometro Virgo si estende per oltre 3 km nella campagna italiana vicino a Pisa. Nell’agosto 2017 i due rivelatori LIGO hanno individuato le onde gravitazionali dalla fusione di due stelle di neutroni – la prima volta in assoluto che una tale osservazione è stata fatta. Il segnale non è stato visto da Virgo, ma questa mancata rivelazione ha permesso agli scienziati di individuare meglio la fusione nel cielo.
La fusione ha creato un’enorme esplosione di “kilonova” e gli astronomi hanno osservato segnali attraverso un’ampia gamma dello spettro elettromagnetico dalle onde radio ai raggi gamma. Questa è stata la prima osservazione in assoluto di “astronomia multimessenger” che coinvolge onde gravitazionali e ha già fatto luce su importanti problemi di astrofisica, tra cui la creazione di elementi pesanti nell’universo.
Sebbene GW 190425 non sia stato accompagnato da  luci spettacolari, ha una caratteristica intrigante: l’oggetto creato nella fusione ha la massa di circa 3,4 soli. Questo è molto più grande di 2,9 masse solari, che è la massa massima possibile prodotta dalla combinazione di stelle di neutroni in sistemi binari noti nella Via Lattea.

“Dalle osservazioni convenzionali, conoscevamo già 17 sistemi binari di stelle di neutroni nella nostra galassia e abbiamo stimato le masse di queste stelle“, spiega Ben Farr, membro del team LIGO . “La cosa sorprendente è che la massa combinata di questo binario è molto più elevata di quanto ci si aspettasse“, aggiunge Farr, che opera all’Università dell’Oregon.
Questa elevata massa aveva portato alle prime ipotesi che GW 190425 avrebbe potuto essere il risultato di una fusione di una stella di neutroni e un buco nero, rendendolo il primo evento del genere ad essere osservato. Ciò, tuttavia, da allora è stato escluso dal team LIGO-Virgo.
Surabhi Sachdev della Penn State University spiega: “Ciò che sappiamo dai dati sono le masse e le singole masse probabilmente corrispondono a stelle di neutroni“. Dice anche che una massa insolitamente alta del sistema “potrebbe avere implicazioni interessanti sul modo in cui originariamente si è formata la coppia di stelle di neutroni“. In effetti, il team LIGO-Virgo suggerisce che devono essere sviluppati nuovi modelli di formazione di queste coppie per spiegare l’osservazione.
Indipendentemente dal team LIGO-Virgo, Alexei Pozanenko, dell’Accademia delle scienze russa, e colleghi sottolineano che uno spettrometro a raggi gamma a bordo del satellite INTEGRAL ha osservato due deboli scoppi di raggi gamma 0,5 s e 5,9 s dopo che le onde gravitazionali GW 190425 erano state rivelate da LIGO. INTEGRAL ha anche osservato un’esplosione di raggi gamma poco dopo la fusione della stella di neutroni del 2017, così come il telescopio spaziale Fermi Gamma-ray.
Pozanenko e colleghi suggeriscono che Fermi non ha rivelato esplosioni nel 2019 poiché la Terra era tra di essa e le stelle di neutroni che si fondevano quando arrivò il segnale. Questo, sottolineano, potrebbe aiutare a localizzare ulteriormente GW 190425 nel cielo.
Siccome è stato rivelato solo da LIGO a Livingston (e non rivelato da Virgo), la posizione della fusione può essere limitata solo al 20% del cielo – un’area molto più grande dello 0,04% del cielo limitato per l’evento del 2017.
Mentre il team LIGO-Virgo afferma che non ci sono osservazioni elettromagnetiche “confermate” associate a GW 190425, esse riconoscono l’osservazione INTEGRAL nel loro documento presentato.
[GW190425: Observation of a Compact Binary Coalescence with Total Mass ∼3.4M⊙ –
LIGO/Virgo Scientific  Collaborations, 2020]
[Observation of the second LIGO/Virgo event connected with binary neutron star merger GW190425z in the gamma-ray range – Pozanenko et al. 2019]