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18 Novembre 2022
16:22

La fusione di due buchi neri ha provocato un enorme segnale cosmico

Si tratta dell’onda gravitazionale GW190521, che potrebbe essere stata generata dalla violenta collisione di due buchi neri in un ambiente galattico estremamente denso e poco popolato prima della fusione.
A cura di Valeria Aiello
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Tra i segnali cosmici più enigmatici e interessanti finora rilevati dagli interferometri LIGO negli Stati Uniti e Virgo in Italia, l’intrigante onda gravitazionale GW190521 è la più intensa, ma estremamente breve, ad essere stata mai osservata. Potrebbe essere stata generata dalla violenta collisione di due buchi neri a miliardi di anni luce da noi, in un ambiente galattico estremamente denso e poco popolato prima della loro fusione, producendo un buco nero di oltre 150 masse solari. Lo sostiene una nuova ricerca appena pubblicata sulla rivista Nature Astronomy dai ricercatori di Virgo dell’Università e della sezione di Torino dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, insieme a colleghi dell’Università Friedrich Schiller (FSU) di Jena (Germania), che hanno reinterpretato, con algoritmi di analisi originali, i dati resi disponibili dalla collaborazione scientifica di LIGO, Virgo e KAGRA un anno fa.

GW190521 è stata un'osservazione eccezionale, che ha stimolato gli astrofisici a immaginare possibili scenari cosmici, a spiegare il meccanismo di formazione della coppia binaria e le caratteristiche della sua fusione violenta. “GW190521 è stato inizialmente analizzato come la fusione di due buchi neri pesanti in rapida rotazione che si avvicinano l'uno all'altro lungo orbite quasi circolari – ha spiegato Rossella Gamba , autrice principale dello studio – ma le sue peculiarità ci hanno portato a proporre altre possibili interpretazioni”.

La forma e la brevità –meno di un decimo di secondo– del segnale associato all’evento ci ha portato a ipotizzare una fusione istantanea tra due buchi neri, avvenuta in assenza di una fase a spirale” ha aggiunto Alessandro Nagar , ricercatore di Virgo della sezione INFN di Torino.

Secondo gli studiosi, lo scenario astrofisico compatibile con le caratteristiche del segnale GW190521 potrebbe essere quello di una fusione tra due buchi neri avvenuta in un denso ammasso stellare, dove un buco nero inizialmente libero è stato catturato dal campo gravitazionale di un altro buco nero. In un sistema binario formato in questo modo, i buchi neri possono fondersi più rapidamente e seguire traiettorie altamente eccentriche, hanno osservato i ricercatori.
Sviluppando modelli accurati che utilizzano una combinazione di metodi analitici all’avanguardia e simulazioni numeriche, abbiamo scoperto che una fusione altamente eccentrica in questo caso spiega l’osservazione meglio di qualsiasi altra ipotesi sollevata in precedenza” ha precisato Matteo Breschi , coautore dello studio che ha sviluppato l’infrastruttura software di analisi.

Pertanto, GW190521 potrebbe essere il primo incontro dinamico di un buco nero osservato. Tali eventi sono sempre stati ritenuti molto rari, ma ciò rende la scoperta ancora più importante.

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