Captata l’onda gravitazionale di un misterioso oggetto celeste divorato da un buco nero

Alle 23:11 del 14 agosto 2019 i grandi interferometri LIGO e VIRGO hanno intercettato un'onda gravitazionale anomala, che all'epoca si credeva fosse stata originata dalla collisione tra un buco nero e una stella di neutroni. Un fenomeno davvero eccezionale, che non era mai stato documentato prima. A circa un anno di distanza, tuttavia, dopo aver studiato a fondo le caratteristiche dell'evento – chiamato Gw190814 -, gli scienziati sono giunti alla conclusione che si è trattato di qualcosa di ancora più speciale, in grado di riscrivere alcuni concetti fondamentali dell'astrofisica. Tutto è legato alla massa dei due protagonisti dell'impatto cosmico.

Dopo accurati calcoli è stato determinato che il più grande dei due era un buco nero di circa 23 masse solari, mentre il secondo, di natura ignota, era un corpo celeste di 2,6 masse solari. Qui sta la scoperta sorprendente. Fino ad oggi, infatti, sono state individuate stelle di neutroni (originate dalla “morte” di stelle non troppo massicce) con una massa non superiore alle 2,5 volte quella del Sole, mentre per quanto concerne i buchi neri (originati dalla fine di stelle più grandi) non sono stati identificati “esemplari” più piccoli di 5 masse solari. L'intervallo tra 2,5 e 5 masse solari è chiamato dagli scienziati “mass gap”, e per moltissimi anni è rimasto un mistero dell'astrofisica.

L'oggetto coinvolto nella collisione cade proprio nell'intervallo del mass gap, pertanto gli scienziati non sanno se il corpo celeste coinvolto sia la stella di neutroni più massiva mai osservata oppure il buco nero più piccolo; ad ogni modo, l'oggetto misterioso stabilisce un nuovo record, che potrebbe cancellare anche il significato stesso di “mass gap”. “Abbiamo atteso decenni per risolvere questo mistero. Non sappiamo se questo oggetto sia la stella di neutroni più pesante a oggi conosciuta, o il buco nero più leggero, ma in entrambi i casi stabilisce un primato”, ha dichiarato la professoressa Vicky Kalogera dell'Università Northwestern, coautrice della ricerca.

Subito dopo aver rilevato l'onda gravitazionale, gli scienziati del LIGO e del VIRGO (quest'ultimo sito in Italia, in provincia di Pisa) avvisarono i colleghi di tutto il mondo di puntare telescopi terrestri e spaziali verso l'origine del fenomeno, per trovare una traccia luminosa dell'impatto. Ma non fu rilevato nulla. Ci sono varie ipotesi al riguardo: la prima è che l'evento si sia verificato troppo distante per poter carpire segnali luminosi, dato che è avvenuto a circa 800 milioni di anni luce dalla Terra; la seconda è che l'oggetto più piccolo fosse una stella di neutroni, e che il buco nero l'abbia divorata in un sol boccone, non producendo luce. “Mi ricorda Pac-Man che mangia un piccolo puntino”, ha scherzato la professoressa Kalogera. La terza e ultima ipotesi, è che entrambi i protagonisti fossero buchi neri, dunque la “collisione” non avrebbe prodotto luce.

La fusione tra i due oggetti ha dato vita a un buco nero di circa 25 massi solari, e la parte restante è stata sprigionata attraverso l'onda gravitazionale rilevata con gli interferometri. I ricercatori continueranno a perfezionare il LIGO e il VIRGO, nella speranza di intercettare ulteriori eventi come quello del 14 agosto 2019 e comprendere più a fondo l'esatta natura degli oggetti coinvolti. I dettagli della ricerca “GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata The Astrophysical Journal Letters.