Un’insolita fusione
I rilevatori di onde gravitazionali Ligo e Virgo scovano un’insolita fusione tra un buco nero ed un oggetto mai osservato prima!
Quando una stella massiccia esaurisce tutto il combustibile che le permette di brillare, esplode in Supernova.
Quello che rimane di questa immane esplosione dipende dalla massa della stella originaria. Con buona approssimazione possiamo dire che i resti di stelle con masse inferiori alle 20-25 masse solari saranno stelle di neutroni. Ma se la stella invece è bella cicciottella, il nucleo che ne rimane, si evolve in buco nero. La stella di neutroni più pesante, finora scoperta, ha una massa di 2.5 volte quella del nostro Sole mentre, il buco nero più leggero scoperto ha una massa di 5 volte quella del Sole.
E in mezzo cosa ci sta? Cosa c’è nel cosiddetto gap di massa?
È quello che gli astrofisici si chiedono da tanto tempo.
Una risposta, finalmente, arriva grazie alla collaborazione internazionale tra il Laser Interferometer Gravitation-Wave Observatory (California Institute of Technology (Caltech) e del Massachusetts Institute of Technology (MIT). sponsorizzato dalla National Science Foundation (NSF) ed il rilevatore di onde gravitazionali europeo (collaborazione di più di 20 istituti di ricerca) Virgo.
Questi due strumenti gajardi hanno registrato la fusione tra un buco nero di 23 masse solari con un oggetto mai osservato prima di 2.67 masse solari che si colloca appunto in quella zona grigia che viene comunemente chiamata gap di massa. I risultati dello studio sono stati pubblicati sul The Astrophysical Journal Letters.
L’oggetto infatti «potrebbe essere la stella di neutroni più pesante a oggi conosciuta, o il buco nero più leggero, ma in entrambi i casi supera un record» ha dichiarato Vicky Kalogera della Northwestern University e coautrice dello studio; continua «abbiamo aspettato decenni per risolvere questo mistero».
È la prima volta infatti che si osserva la fusione tra due oggetti con una differenza di massa tanto marcata, di un fattore 9 per intenderci. Spiega Kalogera che:
«Per gli attuali modelli teorici, è una sfida formare coppie di oggetti compatti con un rapporto di massa così grande, in cui il compagno di massa inferiore risiede nel gap di massa. Questa scoperta implica che questi eventi si verificano molto più spesso di quanto previsto, rendendo questo un oggetto davvero intrigante.
L’oggetto misterioso potrebbe essere una stella di neutroni che si fonde con un buco nero, una possibilità entusiasmante prevista teoricamente ma non ancora confermata da osservazioni. Tuttavia, a 2.67 volte la massa del Sole, supera le attuali previsioni per la massa massima di stelle di neutroni, e potrebbe invece essere il buco nero più leggero mai rilevato»
L’evento registrato da Virgo e Ligo, noto come GW190814, è stato osservato il 14 agosto 2019 ed è avvenuto a 780 milioni di anni luce da noi. Il prodotto di questa fusione non è stato Vegeku ma un nuovo buco nero di 25 masse solari. Lo vorremmo vedere Majin Bu, tsk!
I ricercatori coinvolti hanno tempestivamente comunicato la scoperta alla comunità astronomica che si è attivata immediatamente, puntando dozzine di telescopi in tutte le bande dello spettro elettromagnetico nel tentativo di rilevare qualsiasi segnale dal buco nero appena formatosi.
Purtroppo senza risultati sia a causa della distanza che della natura degli attori coinvolti: se a fondersi sono stati due buchi neri questi non emettono radiazione, se invece si tratta di una stella di neutroni con un buco nero allora probabilmente l’oggetto più piccolo, ossia la stella di neutroni, potrebbe essere stata divorata in un sol boccone… vi ricorda nessuno?
Ma allora, se non viene emessa luce, come hanno fatto i ricercatori a “vedere” la fusione?
Beh! Ligo e Virgo non sono dei rilevatori di radiazione elettromagnetica (per gli amici luce: dalle onde radio, al visibile, ai raggi gamma) ma rilevano le onde gravitazionali. In pratica osservano le increspature dello spazio-tempo (siii ora è tutto più chiaro, certamente!).
Allora, calma e sangue freddo. Proviamo ad immaginare lo spazio come ad uno stagno tranquillo nel quale, ad un certo punto, lanciamo un sasso.
Cosa succederà? Si formeranno delle increspature concentriche sulla superficie. Vi torna?
Ecco quando due oggetti dotati… di grande massa si avvicinano, cominciano a roteare l’uno intorno l’altro sempre più velocemente, in una danza cosmica. E tanto più ruotano velocemente tanto più lo spazio-tempo si increspa, fino a quando i due oggetti collidono e infine si fondono formando un buco nero.
Riccardo Ciolfi del INAF Osservatorio Astronomico di Padova, dichiara «Dopo aver catturato la coalescenza (e che minchia sarebbe? La coalescenza è il fenomeno fisico attraverso il quale le gocce di un liquido, le bollicine di un aeriforme, o le particelle di un solido si uniscono per formare delle entità di dimensioni maggiori [Wikipedia]) di coppie di buchi neri o coppie di stelle di neutroni, questa potrebbe essere la prima rivelazione della tanto attesa binaria “mista”, in cui una stella di neutroni viene distrutta e mangiata da un buco nero ben più massivo.
Quindi?
Se così fosse, l’oggetto più leggero sarebbe la stella di neutroni più massiva mai osservata in un sistema binario. Resta però il dubbio che l’oggetto leggero sia anch’esso un buco nero, di nuovo qualcosa di sorprendente, in quanto sarebbe di gran lunga il buco nero più leggero mai osservato.
In ogni caso, questo evento è eccezionale e porta con sé enigmi la cui soluzione aprirà nuovi scenari per l’astrofisica di questi sistemi».
Rimane avvolta dal mistero la natura dell’oggetto: era una stella di neutroni o un buco nero?
Di certo sappiamo che Ligo e Virgo continueranno a cercare onde gravitazionali, scrutando nei cieli eventi simili che potrebbero risolvere l’enigma degli oggetti nel gap di massa. Charlie Hoy, membro della Ligo Scientific Collaboration, afferma «Questo è il primo assaggio di quella che potrebbe essere una nuova popolazione di oggetti binari compatti [..] Ciò che è veramente eccitante è che questo è solo l’inizio»
Fonti:
registrazione dell’evento (Ligo-Virgo)
Contributo video, un’insolita fusione
Cresciuto a pane e Metallica, fin dalla tenera età sviluppa passione per le scienze e le chitarre distorte.
