Le fusioni di buchi neri generano cinguettii in complesse emissioni di onde gravitazionali

Una rappresentazione artistica del buco nero neonato il quale ha una forma distorta con una cuspide assieme alle emissioni di onde gravitazionali
Un articolo pubblicato sulla rivista “Communications Physics” riporta uno studio sulle fusioni di buchi neri che mostra la relazione tra il segnale gravitazionale emesso da quell’evento e la forma del buco nero da esso prodotto. Un team di ricercatori guidato da Juan Calderón Bustillo -– Marie Curie Fellow dell’Istituto galiziano di Fisica delle Alte Energie a Santiago de Compostela, in Spagna, ha creato simulazioni al computer di queste fusioni stabilendo che la forma del buco nero prodotto, distorta durante i momenti di assestamento e simile a una castagna, influenza le caratteristiche delle onde gravitazionali. I “cinguettii”, cioè i picchi di frequenza multipli prodotti nelle emissioni gravitazionali potrebbero essere rilevati se la linea di vista fosse parallela al piano orbitale della fusione.

Nei pochissimi anni trascorsi da quando l’astronomia delle onde gravitazionali è passata da concetto teorico a effettive rilevazioni con lo studio dei relativi risultati, molti ricercatori hanno cominciato a studiare gli eventi scoperti grazie ai rilevatori LIGO e Virgo. Quasi tutti quegli eventi erano fusioni di due buchi neri, che non possiamo vedere direttamente, con la conseguenza che anche cogliendo il momento della fusione non potremmo vedere come la forma del nuovo buco nero generato si assesta. Tuttavia, il team di Juan Calderón Bustillo ha trovato il modo di ricostruire quell’evento in simulazioni e soprattutto ha trovato il modo di ricostruirlo dalle caratteristiche delle onde gravitazionali.

Esaminando le emissioni gravitazionali degli eventi di fusione tra due buchi neri, i ricercatori hanno notato che vi possono essere picchi di frequenza multipli, soprannominati cinguettii. Christopher Evans, studente presso il Georgia Institute of Technology e tra gli autori di questo studio, ha spiegato che il team ha eseguito simulazioni di buchi neri usando supercomputer e successivamente confrontato la forma del buco nero prodotto che cambia rapidamente con le onde gravitazionali che emette. Il risultato è la scoperta che questi segnali sono molto più ricchi e complessi di quanto si pensi comunemente, permettendo di imparare di più sui cambiamenti di forma del buco nero finale.

L’immagine (Cortesia Christopher Evans, Juan Calderon Bustillo. Tutti i diritti riservati) mostra una rappresentazione artistica del buco nero neonato il quale ha una forma distorta con una cuspide assieme alle emissioni di onde gravitazionali. In sostanza, all’inizio la forma del buco nero assomiglia a una castagna con una cuspide da un lato mentre l’altro è più largo e liscio. Nell’area attorno alla cuspide vengono emesse onde gravitazionali più intense, una sorta di faro cosmico che produce vari cinguettii.

La possibilità di rilevare le emissioni complete di onde gravitazionali dipende dalla linea di vista. Se essa è parallela al piano orbitale della fussione, in futuro i rilevatori dovrebbero essere abbastanza sensibili da ricevere i vari cinguettii. I team delle collaborazioni LIGO e Virgo continuano a migliorare i loro strumenti e sono in fase di progetto nuovi rilevatori gravitazionali ancor più sofisticati. L’astronomia delle onde gravitazionali continuerà a svilupparsi e nei prossimi anni sarà possibile studiare meglio fenomeni estremi come le fusioni di buchi neri.

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