Buchi neri, le onde gravitazionali svelano nuovi indizi sulla nascita dei sistemi binari

Un team di ricerca dell'Università di Birmingham (Regno Unito) ha ottenuto nuove informazioni sulle coppie di buchi neri attraverso l'analisi delle onde gravitazionali, la cui esistenza è stata dimostrata per la prima volta nel 2015 in quella che è stata definita la “scoperta del secolo”. Teorizzate un centinaio di anni fa dal celebre fisico tedesco Albert Einstein, esse rappresentano le increspature dello spazio-tempo (nel quale siamo immersi) prodotte dagli oggetti che popolano l'Universo. Poiché sono estremamente “deboli” da intercettare, è stato necessario prendere in esame un evento astronomico di immane potenza energetica per misurarle, come appunto quello prodotto da una coppia di buchi neri che si fonde. Gli impercettibili effetti delle onde gravitazionali sono stati registrati grazie a sensibilissimi e sofisticati strumenti, gli interferometri laser LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) sito negli Stati Uniti e il VIRGO, installato nella campagna pisana, a Cascina.

Le onde gravitazionali non solo hanno permesso di dimostrare una parte della teoria della relatività di Albert Einstein, ma oggi, potendole misurare, rappresentano uno strumento potentissimo in mano agli astrofisici per comprendere meglio l'Universo, le leggi che lo dominano e gli oggetti che lo popolano. Tra i più sfuggenti e affascinanti vi sono proprio i buchi neri, la fase terminale di alcune stelle, la cui osservazione diretta è stata ottenuta per la prima volta grazie alle onde gravitazionali. In attesa della prima “fotografia”, che dovrebbe giungere entro un anno dal progetto Event Horizon Telescope (Eht).

I ricercatori britannici, coordinati dal professor Will Farr, docente presso la Scuola di Fisica e Astronomia dell'ateneo di Birmingham, attraverso l'analisi di quattro onde gravitazionali – captate tra il settembre del 2015 e il gennaio 2017 – hanno determinato che le coppie di buchi neri, in base alla velocità di rotazione e all'allineamento degli assi, possono originare in due modi distinti. La prima teoria è quella del sistema binario di stelle massive, che collassando si trasformano in buchi neri. In questo caso gli assi di rotazione dei due oggetti celesti sarebbero paralleli e la velocità di rotazione incerta. La seconda è che essi nascano in un ambiente talmente ricco di stelle che, una volta collassate, i buchi neri si avvicinerebbero tra loro trainati dalla semplice forza di attrazione gravitazionale. Per questa seconda ipotesi gli assi di rotazione non avrebbero una direzione preferenziale, ma sarebbe privilegiata rispetto all'altra nel caso in cui i buchi neri ruotassero velocemente.

Per dare una risposta più accurata, Farr e colleghi, tra i quali figura anche il fisico italiano Alberto Vecchio, hanno bisogno di captare almeno una decina di segnali dallo spazio profondo. I buchi neri presi in esame dagli studiosi hanno una massa di circa 60 volte quella del Sole e si trovano a oltre un miliardo di anni luce dalla Terra; secondo i calcoli le collisioni tra “partner” di un sistema binario, nell'Universo, avverrebbero al ritmo di una ogni quindici minuti. I dettagli della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature.

[Foto di NASA]