Sapere Scienza

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Onde gravitazionali rivelano un oggetto misterioso: sarà il buco nero più piccolo mai osservato?

3 Luglio 2020 di 

La rivelazione delle piccolissime increspature dello spazio-tempo, che chiamiamo onde gravitazionali, sono importanti non solo perché confermano la correttezza della relatività generale, ma anche perché forniscono una nuova finestra per studiare l’Universo permettendoci di “sentire” la presenza di oggetti celesti che non avevamo mai incontrato prima.

 

Cosa sono le onde gravitazionali?


Le onde gravitazionali sono generate da una catastrofe cosmica che segna la fine di una coabitazione tra due oggetti celesti che orbitano uno intorno all’altro in un sistema binario. Dopo un balletto durato miliardi di anni i due oggetti si avvicinano fino a fondersi e il segnale gravitazionale è tanto più forte quanto maggiore è la stazza dei due ballerini; questi lasceranno nell’onda generata anche la firma della loro massa rendendo possibile una inedita procedura di pesatura cosmica che ha subito dato risultati inaspettati e strabilianti.
Il primo segnale, rivelato il 14 settembre 2015 dai due interferometri americani LIGO, ha stupito la comunità astronomica perché ha dimostrato l’esistenza di sistemi binari formati da buchi neri di decine di masse solari, spazzando via i dubbi di chi pensava che difficilmente la distruzione di una delle stelle più massive che si conoscono (che possono arrivare a un centinaio di masse solari) potesse lasciare un resto così importante. I buchi neri di 30-40 masse solari esistono, eccome. Molti altri eventi gravitazionali hanno confermato l’esistenza dei pesi massimi spingendo gli astrofisici a immaginare modi per farli formare.
Le onde gravitazionali non sono dovute solo a fusione di buchi neri, è stata osservato anche un segnale dovuto alla fusione di due stelle di neutroni e più recentemente quello di un sistema misto formato da una stella di neutroni e da un buco nero.

 

Rivelato il più piccolo buco nero esistente?


Sfruttando le informazioni molto precise sulla massa degli oggetti celesti che si estraggono dalla forma del segnale, continuiamo a farci sorprendere. Questa volta non parliamo di pesi massimi, ma di pesi piuma.
Nel mondo estremo degli oggetti compatti c’è una terra di nessuno tra le poco più di 2 masse solari della stella di neutroni più pesante e le 5 masse solari del buco nero più leggero. Gli astronomi lo hanno chiamato mass gap, riservandosi di cercare di capirlo appena si fossero offerte le condizioni giuste. L’occasione si è presentata lo scorso agosto quando il tris di rivelatori di onde gravitazionali, formato dai due LIGO insieme all’europeo Virgo, hanno sentito il cinguettio di una coalescenza molto particolare perché gli oggetti che si sono fusi hanno masse molto diverse: uno è un buco nero di 23 masse solari, l’altro è un mistero di 2,6 masse solari. Oltre a essere il primo esempio di sistema con una simile disparità di massa è la prima volta che si rivela un oggetto di 2,6 masse solari, che potrebbe essere la stella di neutroni più massiva mai vista oppure il buco nero più leggero, appunto un peso piuma della categoria. Dal momento che, nonostante gli sforzi profusi da tutta la comunità astronomica, non è stata trovata nessuna traccia di emissione né in raggi gamma, né in raggi X, né in ottico, né in radio, prende consistenza l’ipotesi che si tratti di un buco nero mini, il primo nel famoso mass gap.
Ovviamente non c’è modo di fare alcuna verifica. L’oggetto enigmatico, qualsiasi cosa fosse, è stato inglobato dal buco nero maxi con il quale coabitava.
Di lui è rimasta solo l’increspatura dello spazio-tempo che per 10 secondi ha fatto vibrare i rivelatori di onde gravitazionali il 14 agosto 2019.

 

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Patrizia Caraveo

È Dirigente di Ricerca all'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Dal 1997 è Professore a contratto dell’Università di Pavia, dove tiene il corso di Introduzione all’Astronomia. Astrofisica di fama mondiale, nel 2009 è stata insignita del Premio Nazionale Presidente della Repubblica. Come membro delle collaborazioni Swift, Fermi e Agile ho condiviso per tre volte con i colleghi il Premio Bruno Rossi della American Astronomical Society nel 2007, 2011 e 2012. Nel 2014 è entrata nella lista degli Highly Cited Researchers. Fa parte del Gruppo 2003 per la ricerca scientifica e delle 100 donne contro gli stereotipi. È Commendatore dell’Ordine al Merito della Repubblica Italiana.

9788822094445   luglio-agosto 2020

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