Onde gravitazionali svelano inaspettate popolazioni di buchi neri

Scienze

E’ successo grazie al lavoro dei rivelatori Virgo e Ligo che sono riusciti ad osservare la fusione di due oggetti astrofisici straordinariamente massicci: due buchi neri di 66 e 85 masse solari, che hanno generato un buco nero finale di circa 142 masse solari

“Virgo e Ligo hanno osservato la fusione di due oggetti astrofisici straordinariamente massicci: due buchi neri di 66 e 85 masse solari, che hanno generato un buco nero finale di circa 142 masse solari”. Con queste parole, postate sul canale ufficiale di Twitter, l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) ha diffuso la notizia dell’osservazione, per la prima volta in assoluto, di un buco nero di massa intermedia. L’oggetto cosmico rientra nel novero di una “nuova e inaspettata popolazione di buchi neri”, hanno spiegato gli esperti, anello mancante nell'evoluzione dei buchi neri, a lungo sfuggito agli astronomi. È stato scoperto grazie al segnale di onde gravitazionali e catturato dai rivelatori Advanced Virgo, dell'Osservatorio Gravitazionale Europeo (Ego) a cui l'Italia collabora proprio con l’Infn, e dai due interferometri di Advanced Ligo, situati negli Stati Uniti.

Informazioni utili per spiegare la formazione dei buchi neri supermassicci

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La scoperta, che è stata pubblicata sulle prestigiose riviste scientifiche “Physical Review Letters” e “Astrophysical Journal Letters”, ha dunque permesso di osservare questo particolare buco nero finale che si colloca “in un intervallo di massa in cui nessun buco nero è mai stato osservato prima, né con le onde gravitazionali, né con radiazione elettromagnetica, e può quindi fornire informazioni utili a spiegare la formazione dei buchi neri supermassicci”. Tra l’altro, hanno spiegato gli scienziati, il più massiccio tra i due buchi neri visti fondersi, quello da 85 masse solari, “sfida” la comprensione dei meccanismi di formazione dei buchi neri. Infatti, sulla base dei modelli attuali, un buco nero di simili proporzioni “non può formarsi dal collasso di una stella massiccia”. La scoperta, come detto, permette di far luce in maniera più nitida sul tema. Gli esperti, raccontando i risvolti della ricerca, hanno poi raccontato che la distanza di luminosità della sorgente che ha prodotto il segnale dell’onda gravitazionale, rivelato dai tre interferometri della rete globale il 21 maggio 2019 e chiamato GW190521, è stata stimata essere di circa 17 miliardi di anni luce.

Un nuovo paesaggio cosmico

“Le osservazioni di Virgo e Ligo stanno facendo luce sull’universo oscuro e stanno definendo un nuovo paesaggio cosmico e ancora una volta annunciamo una scoperta senza precedenti”, ha riferito Giovanni Losurdo, responsabile della collaborazione internazionale Virgo. Secondo Viviana Fafone, esperta dell’Università e della Sezione INFN di Roma Tor Vergata e responsabile nazionale della collaborazione Virgo, “il segnale osservato è molto complesso e, poiché il sistema rivelato è molto massiccio, è stato osservato solo per un breve periodo: circa 0,1 secondi”. Ma nonostante questa minima frazione di tempo, “il breve ‘cinguettio’ dell’onda, attentamente analizzato, ha rivelato una grande quantità di informazioni sulle diverse fasi di questa fusione: le masse da record dei buchi neri coinvolti sono quindi solo una delle tante caratteristiche interessanti che rendono questa rivelazione di Virgo e Ligo una osservazione senza precedenti”, ha aggiunto l’esperta.

Il primo buco nero mai osservato con massa compresa tra 100 e 1000 masse solari

Un altro aspetto della scoperta, definito “cruciale” e che ha attirato l’attenzione degli astrofisici è che il buco nero risultante appartiene alla classe dei cosiddetti “buchi neri di massa intermedia”, ovvero quelli la cui dimensione va da centinaia a centinaia di migliaia di masse solari. L’interesse per questa popolazione di buchi neri è legato a uno dei puzzle più affascinanti e stimolanti per astrofisici e cosmologi, cioè proprio l’origine dei buchi neri supermassicci. “Questi giganti, milioni di volte più pesanti del Sole, che spesso si trovano al centro delle galassie, potrebbero derivare dalla fusione di buchi neri più piccoli, di massa intermedia appunto. Il buco nero finale di GW190521 è non solo il primo buco nero di massa intermedia osservato tramite onde gravitazionali ma anche il primo mai osservato con massa compresa tra 100 e 1000 masse solari”, hanno quindi spiegato dall’Infn.

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