Rilevate onde gravitazionali emesse dalla fusione di due buchi neri con masse molto diverse

Una schermata da una simulazione di un evento come GW190412
Un articolo pubblicato sul server arXiv riporta l’osservazione di onde gravitazionali emesse dalla fusione di due buchi neri con masse molto diverse. Gli scienziati delle collaborazioni LIGO e Virgo hanno usato i dati raccolti dai loro rilevatori per esaminare questa fusione, la prima in cui la massa dei due oggetti è così asimmetrica dato che le stime effettuate indicano che erano di 8 e 30 volte quella del Sole. L’evento, catalogato come GW190412, ha prodotto onde con forme diverse da quelle rilevate finora in fusioni tra oggetti di masse simili e contengono informazioni che hanno permesso di ottenere misure più precise delle proprietà fisiche della coppia. Ha permesso anche di condurre nuove verifiche della teoria della relatività generale, confermata anche stavolta.

Il terzo ciclo di osservazioni (O3) dei rilevatori LIGO condotto assieme al rilevatore Virgo tra l’aprile 2019 e il marzo 2020 tranne che per un’interruzione e la ripresa dei lavori nell’ottobre 2019 ha portato a ben 56 candidati eventi di onde gravitazionali. Nel primo mese di operazioni, il 12 aprile 2019 è stato rilevato un candidato, poi confermato, catalogato come GW190412. La fusione tra due buchi neri è di gran lunga il tipo di evento più comune rilevato in questa fase iniziale dell’astronomia delle onde gravitazionali ma tipicamente i due oggetti hanno masse simili. L’evento GW190412 ha mostrato caratteristiche diverse e per questo particolarmente interessanti.

L’analisi dell’evento GW190412 indica che la fusione dei due buchi neri è avvenuta tra 1,9 e 2,9 miliardi di anni luce dalla Terra. Il risultato più interessante è arrivato dalla stima delle masse dei due oggetti, che sono risultate di circa 8 e 30 volte quella del Sole. L’immagine (Cortesia N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes project. Tutti i diritti riservati) mostra una schermata da una simulazione di un evento come GW190412.

Alessandra Buonanno, direttrice del Max Planck Institute for Gravitational Physics di Potsdam, in Germania, ha spiegato che maggiore è la diversità nelle masse più ricco è lo spettro della radiazione gravitazionale. Ha fatto un paragone musicale spiegando che due buchi neri con massa e rotazione simili sono come una coppia di violini mentre due buchi neri molto asimmetrici in termini di massa e altre caratteristiche sono come due strumenti diversi.

La teoria della relatività generale prevedeva l’esistenza delle onde gravitazionali e la conferma dell’evento catalogato come GW150914 ha già verificato quella previsione. Gli eventi successivi confermati erano simili ma la teoria prevedeva anche onde gravitazionali di un’armonica superiore, del tipo generato dalla fusione di due oggetti asimmetrici. L’evento GW190412 ha fornito l’ennesima verifica della teoria della relatività generale.

La sospensione del terzo ciclo di osservazioni dei rilevatori LIGO e Virgo a causa della pandemia di Covid-19 l’ha accorciato di qualche settimana ma rimane un grande successo con tanti eventi in fase di studio. Resta da vedere come procedere per i prossimi aggiornamenti che aumenteranno ancora la sensibilità dei rilevatori per fare un altro passo avanti nell’astronomia delle onde gravitazionali.

Le fusioni tra buchi neri si stanno rivelando comuni e risultano utili per cercare di capire l’origine di quelle coppie. Le possibilità sono che si tratti di oggetti nati in modo separato che si sono avvicinati abbastanza da legarsi gravitazionalmente o di sistemi binari con due stelle esplose in supernove che hanno lasciato due buchi neri. Ogni nuovo studio di un evento confermato di onde gravitazionali aiuta a capire quanto siano comuni i vari tipi di coppie.

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