Uno ‘Tsunami’ di Onde Gravitazionali

10 Nov 2021 Uno ‘Tsunami’ di Onde Gravitazionali

Un team internazionale di scienziati ha annunciato un profluvio di ricezioni di onde gravitazionali: 35 nuove rilevazioni di increspature spazio-temporali causate dallo scontro tra oggetti compatti, buchi neri o stelle di neutroni, effettuate dalla collaborazione LIGO-Virgo in meno di cinque mesi.

Dal Novembre 2019 al Marzo 2020, gli interferometri LIGO-Virgo hanno registrato 35 nuovi eventi di onde gravitazionali: in media, quasi 1,7 eventi ogni settimana durante il periodo in cui i rivelatori erano attivi. Questo il risultato di cinque mesi d’esercizio, su undici in totale, del cosiddetto “terzo run” degli interferometri Ligo-Virgo. Le nuove scoperte portano a 90 le onde gravitazionali catturate sin dalla prima, storica rilevazione nel Settembre 2015, quando i laser degli interferometri Ligo registrarono per la prima volta nella storia il passaggio di un’onda gravitazionale, confermando le previsioni della Relatività Generale di Einstein. Man mano che aumenta il numero delle rilevazioni, anche grazie agli investimenti in innovazioni tecnologiche degli ultimi anni, aumenta anche la nostra capacità di risolvere alcuni tra i misteri più complessi dell’Universo, come il funzionamento del tessuto spazio-temporale.

Le nuove rilevazioni derivano da eventi cosmici devastanti, avvenuti in gran parte a miliardi di anni luce da noi e includono 32 coppie di buchi neri in fusione e tre probabili collisioni tra una stella di neutroni e un buco nero. “Abbiamo rilevato 35 eventi. È parecchio! Basti pensare che abbiamo fatto soltanto tre rilevazioni nel nostro primo run osservativo, durato quattro mesi nel 2015-2016. È davvero una nuova era per le rilevazioni di onde gravitazionali, e la popolazione crescente di scoperte sta rivelando moltissime informazioni sulla vita e sulla morte delle stelle nell’Universo”, afferma Susan Scott dell’Australian National University in Australia. “Studiare le masse e la rotazione dei buchi neri in questi sistemi binari suggerisce innanzitutto i meccanismi che hanno portato questi sistemi a formarsi. Inoltre questo studio fa sorgere alcune domande importanti. Ad esempio, questi sistemi hanno origine da due stelle che hanno percorso insieme il loro ciclo vitale per trasformarsi infine in due buchi neri? Oppure si trattava già di due buchi neri che si sono incontrati in un ambiente molto denso dal punto di vista dinamico, come quello al centro di una galassia?”.

I dati hanno rivelato un range di masse differenti dei buchi neri protagonisti: il più massiccio “pesa” 87 masse solari e si è fuso con un buco nero compagno con massa 61 volte quella del Sole, generando come risultato un singolo buco nero ben 141 volte più massiccio della nostra stella. Questo evento è stato catalogato come GW200220. Un altro evento di collisione ha generato un buco nero con massa 104 volte quella solare. Entrambi questi oggetti compatti possono essere considerati buchi neri di massa intermedia, una tipologia estremamente difficile da individuare. GW200220 è un evento particolarmente interessante anche perché almeno uno dei buchi neri coinvolti nella fusione supera la massa teorica prevista dai modelli: si ritiene infatti che buchi neri con massa superiore a 65 masse solari non possano formarsi da una singola stella collassata. È possibile che il buco nero di 87 masse solari derivi da una precedente fusione tra buchi neri di massa stellare.

Un altro evento tra quelli rilevati include un oggetto con massa pari a circa 2,8 volte quella del Sole, un valore per cui non possiamo affermare con certezza se si tratti di un buco nero di massa minima o una stella di neutroni particolarmente pesante. Probabilmente abbiamo a che fare con un buco nero molto piccolo. Un’altra fusione individuata coinvolge un buco nero 33 volte più massiccio del Sole e una stella di neutroni di piccola massa, circa 1,7 volte quella solare. “Soltanto adesso stiamo cominciando ad apprezzare la fantastica diversità tra i vari buchi neri e stelle di neutroni”, afferma Christopher Berry dell’University of Glasgow. “I nostri ultimi risultati provano che questi oggetti si presentano in molteplici dimensioni e combinazioni. Abbiamo risolto alcuni misteri di lunga data, ma abbiamo anche di fronte nuovi enigmi ancora da risolvere. Utilizzando queste osservazioni, siamo più vicini a svelare i misteri dell’evoluzione delle stelle”.

Nell’immagine rappresentazione artistica di una fusione tra buchi neri
Credit: LIGO, Caltech, MIT, Aurore Simonet Sonoma State

https://www.sciencealert.com/astronomers-have-detected-a-tsunami-of-gravitational-waves

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