Per la prima volta abbiamo osservato la fusione tra un buco nero e una stella di neutroni

Due onde gravitazionali, che risalgono a circa 900 milioni di anni fa, sono state registrate a distanza di pochi giorni una dall’altra sulla Terra, rivelando dello scontro tra due dei corpi celesti più misteriosi dell’universo: i buchi neri e le stelle di neutroni, ovvero ciò che resta di stelle al loro ultimo stadio di vita. Questi segnali, attesi da diversi anni, sono stati rilevati dall’interferometro europeo Virgo, cui l’Italia partecipa con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), e dallo statunitense Ligo, fornendo per la prima prova dell’esistenza di questi eventi di collisione.

I buchi neri “divorano” le stelle di neutroni

La prima rilevazione risale al 5 gennaio 2020, quando gli studiosi hanno registrato l’onda gravitazionale emessa dalla fusione di una stella di neutroni con massa di due volte quella del Sole con un buco nero nove volte più massiccio. La seconda rilevazione, relativamente più leggera, è avvenuta il 15 gennaio 2020, dando prova di una collisione tra una stella di neutroni di massa una volta e mezzo quella del Sole e un buco nero cinque volte più massiccio. I due segnali, descritti nel dettaglio in un articolo pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, sono stati contrassegnati rispettivamente con le sigle GW200105 e GW200115, ovvero i codici che identificano anno, mese e giorno dell’osservazione dell’onda gravitazionale (GW).

Susan Scott, astrofisica dell’Australian National University e membro del team di Ligo, ha spiegato che questi due nuovi rilevamenti hanno completato la tripletta di eventi che hanno prodotto onde gravitazionali. “È la terza parte del puzzle per questo tipo di collisioni” ha affermato la professoressa Scott, in riferimento alla prima rilevazione del 2015 di onde gravitazionali generate dalla fusione di due buchi neri e alla registrazione, due anni dopo, di onde gravitazionali generate dalla collisione di due stelle di neutroni.

Nel 2019, il team di ricerca ha rilevato i primi indizi di quello che pensavano fosse un buco nero che “divorava” una stella di neutroni ma questo evento non era stato confermato fino alla rilevazione di queste nuove onde gravitazionali. “Studiando queste collisioni, possiamo ottenere una serie di informazioni sul materiale che costituisce le stelle più dense dell’universo” ha aggiunto Scott, indicando che l’analisi di questi eventi potrebbe anche rimodellare la comprensione dei buchi neri e, in definitiva, aprire la strada alla ricerca di aspetti inediti dell’universo.

Una delle ipotesi è che la fusione di buchi neri e stelle di neutroni possa verificarsi in regioni dell’universo contraddistinte da un ambiente estremamente caotico e affollato. “Conoscere la struttura di una stella di neutroni attraverso le onde gravitazionali potrebbe permetterci di capire qualcosa di nuovo sui buchi neri, e darci una nuova comprensione della fisica – ha commentato il coautore dello studio Rory Smith, un astrofisico della Monash University –  . Sorprendentemente, le informazioni su questa materia estrema vengono impresse nelle onde gravitazionali che registriamo. Sono una specie di Santo Graal nel nostro campo” .