L’abbraccio oscuro di due giganti increspa lo spazio-tempo e fa nascere un buco nero da 225 masse solari

Nel cuore dello spazio profondo due grandi buchi neri hanno iniziato a ruotare l'uno attorno all'altro, sempre più velocemente e sempre più vicini, fino a quando non si sono “scontrati” fondendosi in un unico, enorme oggetto. L'evento è stato talmente violento dal punto di vista energetico da increspare lo spazio-tempo. Ciò ha innescato un'onda gravitazionale che è stata colta dagli osservatori LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) di Hanford e Livingston, negli Stati Uniti, facenti parti della collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). I ricercatori hanno chiamato questo segnale GW231123; si tratta della fusione tra i due buchi neri più massicci mai rilevata.

Ad annunciarlo in un comunicato stampa la collaborazione LVK, un dato preliminare nel contesto del quarto periodo di osservazione (O4), iniziato a maggio del 2023. Il violentissimo fenomeno è stato captato dagli interferometri del LIGO il 23 novembre del 2023. Quando si verificano eventi cosmici particolarmente energetici, come appunto la fusione tra due buchi neri o magari tra un buco nero e una stella di neutroni, vengono rilasciate onde gravitazionali – perturbazioni nello spazio-tempo – che i bracci chilometrici degli interferometri LIGO (negli USA), Virgo (in Italia) e KAGRA (in Giappone) riescono a cogliere. Il passaggio di questi impercettibili segnali altera la lunghezza del laser alla base di questi grandi strumenti; a seconda delle caratteristiche dei segnali gravitazionali, come l'intensità e la frequenza, i ricercatori sono in grado di determinare le masse degli oggetti coinvolti. Ed è proprio così che si è capita l'importanza del segnale GW231123.

Secondo i calcoli degli esperti, i due buchi neri coinvolti nell'evento di fusione avevano una massa di circa 103 e 137 volte quella del Sole. La loro fusione ha dato vita a un unico oggetto di ben 225 masse solari. Le 15 restanti, come spiegato dall'Istituto Nazionale di Astronomia e Fisica (INAF), sono quelle rilasciate nello spazio sotto forma di energia, proprio quelle alla base dell'onda gravitazionale rilevata dal LIGO. I buchi neri generalmente si formano dal collasso del nucleo di stelle di grandi dimensioni, in cui una massa enorme viene concentrata in un piccolo spazio. La forza di attrazione gravitazionale diventa talmente forte che non lascia sfuggire nulla, nemmeno i fotoni della luce; ecco perché si parla di buchi neri. I buchi neri coinvolti in questo evento, tuttavia, sono molto più grandi di quelli che potrebbero nascere dalla morte di una stella, pertanto i ricercatori ritengono che possano essere originati dalla fusione di buchi neri più piccoli. Per quanto massicci, comunque, questi buchi neri sono decisamente meno imponenti dei colossi al centro delle galassie, i buchi neri supermassicci come Sagittarius A*, il “cuore di tenebra” al centro della Via Lattea, che ha una massa pari a circa 4 milioni di masse solari.

Anche se i due buchi neri dell'evento GW231123 non sono i più grandi conosciuti, sono sicuramente i più grandi coinvolti in una fusione nota; ciò sfida le conoscenze degli astrofisici su questo campo così affascinante e misterioso. “La scoperta di un sistema così massiccio e altamente rotante rappresenta una sfida non solo per le nostre tecniche di analisi dei dati, ma avrà un effetto importante sugli studi teorici dei canali di formazione dei buchi neri per molti anni a venire”, ha dichiarato il dottor Ed Porter, ricercatore presso il laboratorio di Astroparticelle e Cosmologia (APC) del CNRS di Parigi. “In realtà gli attuali modelli di evoluzione stellare non consentono l’esistenza di buchi neri così massicci, che potrebbero essersi formati attraverso precedenti fusioni di buchi neri più piccoli”, ha aggiunto l'esperto. “Questo evento spinge le nostre capacità di strumentazione e analisi dei dati al limite di ciò che è attualmente possibile. È un esempio lampante di quanto possiamo imparare dall'astronomia delle onde gravitazionali e di quanto ancora ci sia da scoprire”, gli ha fatto eco la dottoressa Sophie Bini del California Institute of Technology (Caltech).

Fino ad oggi gli interferometri del progetto LVK hanno registrato circa 300 fusioni di buchi neri, delle quali la più potente, fino al segnale GW231123, era GW190521, grazie alla quale è nato un buco nero con una massa 140 volte quella del Sole. Col passare del tempo sempre più fenomeni di questo tipo verranno colti, permettendoci di comprendere meglio l'Universo nel quale ci troviamo.