Due articoli, uno pubblicato sulla rivista “Physical Review Letters” e uno sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters”, riportano vari aspetti di un’analisi dei dati raccolti dalle collaborazioni LIGO e Virgo sulla fusione tra due buchi neri di cui sono state rilevate le onde gravitazionali nell’evento catalogato come GW190521. I due buchi neri coinvolti avevano masse fuori dal normale, stimate in 66 e 85 volte quella del Sole, per una massa totale di circa 150-151 volte quella del Sole. Il buco nero prodotto ha una massa stimata in 142 volte quella del Sole, il che significa che circa 9 masse solari sono state trasformate in energia durante quell’evento per formare un buco nero di massa intermedia, il primo osservato alla nascita.

Il terzo ciclo di osservazioni condotte dalle collaborazioni LIGO e Virgo usando i relativi rilevatori di onde gravitazionali in modo congiunto ha permesso di registrare una notevole quantità di eventi. Nella maggior parte dei casi si è trattato di fusioni di due buchi neri che normalmente avevano masse alcune volte quella del Sole. L’evento registrato il 21 maggio 2019, catalogato come GW190521, è davvero eccezionale perché i due buchi neri hanno masse davvero elevate, difficili da spiegare come ciò che è rimasto di altrettante supernove.

Nelle stime delle masse dei due buchi neri, i picchi di probabilità sono a 66 e 85 masse solari e ciò significa che il primo potrebbe rientrare nei limiti possibili per i modelli teorici relativi alla formazione di un buco nero dal collasso di una stella ma il secondo li supera. Ciò significa che almeno il buco nero da 85 masse solari era probabilmente il frutto di una precedente fusione. In effetti, le masse di entrambi i buchi neri progenitori nell’evento GW190521 sono vicine a quelle dei buchi neri prodotti in alcuni altri eventi di fusione registrati, come ad esempio GW170729, che ha prodotto un buco nero anch’esso di circa 85 masse solari.

Le masse fuori dal normale dei buchi neri coinvolti nell’evento GW190521 hanno portato i ricercatori a discutere possibili spiegazioni alternative come un’amplificazione delle onde gravitazionali da parte di una lente gravitazionale. Questo e altri possibili eventi esotici che includono anche stringhe cosmiche sono stati considerati molto improbabili o scartati completamente.

L’evento GW190521 ha emesso un segnale breve, durato solo un decimo di secondo, ma talmente intenso da raggiungere la Terra circa 7 miliardi di anni dopo la fusione tra i due buchi neri. L’energia del segnale è stata sufficiente per coprire una distanza così elevata anche perché circa 9 masse solari sono state trasformate in energia in seguito a quella fusione.

Il buco nero frutto dell’evento GW190521 rientra nella classe dei buchi neri di massa intermedia, chiamati così perché costituiscono una classe tra i buchi neri di massa stellare e i buchi neri supermassicci. Nella stima della sua massa, il picco di probabilità è a circa 142 volte la massa del Sole, segnando la prima osservazione della nascita di un buco nero di questa classe. Potrebbero essere rari e finora ne erano state trovate solo tracce indirette ma almeno alcuni di essi potrebbero essere i “semi” dei buchi neri supermassicci. Si tratta di un’altra frontiera della ricerca a cui l’astronomia delle onde gravitazionale potrebbe fornire un notevole aiuto.

L’immagine in basso (LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)) mostra un’illustrazione di una possibile gerarchia di buchi neri con fusioni successive. I due progenitori dell’evento GW190521 potrebbero essere il frutto di fusioni precedenti per poi fondersi in un buco nero di massa intermedia.

L’evento GW190521 continuerà a essere studiato e gli sviluppi dell’astronomia delle onde gravitazionali offrono la speranza di rilevare altri eventi che hanno coinvolto buchi neri di notevole massa per ottenere maggiori informazioni. I rilevatori LIGO e Virgo potrebbero portare a nuove scoperte su questi oggetti estremi.