Una stella di neutroni si è fusa con un mini buco nero

Una stella di neutroni è quello che rimane quando una stella massiccia collassa, lasciando dietro di sé solo un nucleo denso. Un importante osservatorio di onde gravitazionali ha recentemente rilevato increspature nello spaziotempo che gli scienziati sostengono provenissero dalla collisione di un resto stellare morto e superdenso e di un oggetto sconosciuto.

L’interazione tra una stella di neutroni e un buco nero ha prodotto onde gravitazionali

Le stelle di neutroni sono alcuni degli oggetti più densi dell’Universo, con campi gravitazionali intensi, ma non così intensi come i buchi neri, la cui gravità è così forte che nemmeno la luce può sfuggire ai loro orizzonti degli eventi.

Questi due colossi cosmici danzano e si scontrano in tutto l’Universo: la prima conferma di una fusione osservata tra una stella di neutroni e un buco nero è stata fatta nel 2021. Le loro interazioni producono onde gravitazionali, letteralmente, allungamenti e contrazioni dello spaziotempo, che vengono rilevate da osservatori come la collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA, che è al centro delle ultime ricerche.

Nel gennaio 2020, la Terra ha tremato leggermente mentre le onde d’urto impercettibili ai sensi umani l’hanno attraversata. Quelle increspature erano onde gravitazionali, perturbazioni nello spaziotempo generate da tutti gli oggetti massicci ma rilevabili solo da eventi estremamente enormi, come la collisione di due buchi neri.

Le onde sono state abbastanza forti da essere captate dall’Osservatorio per le onde gravitazionali dell’interferometro laser in Louisiana (la filiale di Washington dello strumento era offline in quel momento) e dall’analogo esperimento Virgo a Pisa, in Italia. Questi esperimenti rilevano le onde gravitazionali utilizzando una disposizione sensibile di specchi e raggi laser.

I buchi neri sono punti nello Spazio con campi gravitazionali così intensi da cui nemmeno la luce può sfuggire. Si formano quando una stella muore e collassa su se stessa. Una stella di neutroni si forma in modo simile.

I ricercatori hanno determinato i protagonisti di queste comiche collisioni in base alle loro masse, che calcolano in base alle caratteristiche delle onde gravitazionali: se uno degli oggetti ha circa il doppio della massa del nostro Sole o più leggero, pensano che sia una stella di neutroni.

Se una massa è cinque volte quella del Sole o più, dicono che sia un buco nero. Due osservazioni hanno sollevato la possibilità che si fosse verificata una fusione tra buco nero e stella di neutroni, ma l’identità degli oggetti non è stata confermata, perché uno degli oggetti coinvolti si trovava nel “gap di massa” tra i più piccoli buchi neri conosciuti e le più grandi stelle di neutroni conosciute.

“Non siamo a conoscenza dell’esistenza di buchi neri nell’Universo con masse inferiori a circa cinque masse solari“, ha Scott: “Dato che attualmente stimiamo che la massa più piccola sia inferiore a tre masse solari, se si trattasse di un buco nero, allora sarebbe significativamente più leggero di qualsiasi altro buco nero che conosciamo”.

Queste scoperte sono state pubblicate sull’Astrophysical Journal Letters.

Le onde gravitazionali

“Anche se le onde gravitazionali da sole non rivelano la struttura dell’oggetto più leggero, possiamo dedurre la sua massa massima“, ha detto Bhooshan Gadre, astrofisico del Max Planck Institute for Gravitational Physics.

“Combinando queste informazioni con le previsioni teoriche sulle masse previste delle stelle di neutroni in un sistema binario di questo tipo, concludiamo che una stella di neutroni è la spiegazione più probabile”.

I ricercatori non sono sicuri da dove provenissero le onde nell’Universo, ma sanno che erano rispettivamente a 900 milioni e 1 miliardo di anni luce di distanza sulla forza delle onde rispetto alla forza che i ricercatori si aspetterebbero che fossero all’origine.

Scott ha spiegato che mentre i fenomeni sono chiamati “fusioni” tra buchi neri e stelle di neutroni, probabilmente era più simile ai buchi neri che hanno inghiottito le stelle di neutroni che alle due collisioni nello Spazio.

Conclusioni

Sulla base delle recenti rilevazioni, il gruppo di ricerca stima che una di queste fusioni tra buco nero e stella di neutroni avvenga circa una volta al mese entro un miliardo di anni luce dalla Terra. Il prossimo ciclo di osservazione dei rilevatori, mirerà a trovare altre fusioni di questo tipo.

“Stiamo anche cercando nuovi tipi di fonti, come le onde gravitazionali provenienti da una supernova che esplode, e anche un flusso continuo di onde gravitazionali più deboli provenienti da una stella di neutroni rotante“, ha detto Scott, che: “Ci aiuterà ulteriormente a comprendere la natura di materiale per stelle di neutroni”.

Sono arrivate le prime fusioni confermate di buco nero e stella di neutroni, e non sono certamente le ultime. Si spera che la prossima sessione di osservazione rivelerà altri di questi straordinari accoppiamenti.