Potremmo aver rilevato per la prima volta un buco nero che ingoia una stella di neutroni: ecco cosa significa l’eccezionale scoperta

Il nuovo rilevamento di un’onda gravitazionale è il miglior candidato finora per una collisione cosmica mai vista: quella tra un buco nero e una stella di neutroni. Ecco cosa significa per il campo dell'astrofisica

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Sembra che sia stato appena compiuto un altro grande passo nell’astronomia delle onde gravitazionali. Il nuovo rilevamento di un’onda gravitazionale è il miglior candidato finora per una collisione cosmica mai vista: quella tra un buco nero e una stella di neutroni. L’evento, chiamato S190814bv, è stato rilevato dagli interferometri LIGO e Virgo quando in Italia erano le 23:11 del 14 agosto. Sulla base delle analisi iniziali, c’è una probabilità del 99% che si tratti della collisione tra un buco nero e una stella di neutroni.

Gli scienziati ora si stanno concentrando sui dati e stanno guardando il cielo alla ricerca della luce che potrebbe essere stata generata dalla stella di neutroni mentre veniva assorbita dal buco nero. “È come la Vigilia di Natale. Sto aspettando di vedere cosa c’è sotto l’albero”, ha dichiarato a Science Alert l’astronomo Ryan Foley dell’University of California, Santa Cruz.

Da quando è stato annunciato il primo incredibile rilevamento di onde gravitazionali (una collisione tra due buchi neri di massa stellare) nel febbraio 2016, il campo ha continuato ad ampliarsi sempre più. La tecnologia è così sofisticata da rilevare collisioni tra due stelle di neutroni, oggetti molto meno massivi dei buchi neri. Sia le stelle di neutroni che i buchi neri sono resti ultra-densi di una stella morta, ma non abbiamo mai visto un buco nero più piccolo di 5 volte la massa del sole o una stella di neutroni più grande di circa 2,5 volte la massa del sole.

Fusione buco nero-stella di neutroni. Credit: LIGO/T Pyle

In questo caso, il segnale è molto forte e gli astronomi sono davvero entusiasti. Se fosse davvero una collisione tra una stella di neutroni e un buco nero, sarebbe la prima volta in cui viene osservato un simile sistema binario. Questo significherebbe che questi sistemi binari, finora ipotetici, sono invece possibili.  Potremmo ottenere anche altre informazioni: si formano come un sistema binario, vivono, crescono e muoiono insieme? O il buco nero cattura una stella di neutroni nella sua orbita? Possiamo capire tutto queste cose da un segnale di onde gravitazionali, onde nello spaziotempo causate da un’enorme collisione. Le indicazioni sulla formazione del sistema binario sono codificate nella forma d’onda, insieme alle masse dei singoli oggetti, la loro velocità e accelerazione.

Dal segale di onda gravitazionale, si possono ottenere informazioni sulle rotazioni dei singoli oggetti e sulla loro orientazione rispetto all’asse dell’orbita. Stiamo cercando di vedere se le rotazioni dei singoli oggetti sono allineate l’una all’altra, il che potrebbe suggerire che inizialmente erano in un sistema binario. Se un oggetto compatto fosse catturato da un altro mentre si fondono delle galassie, per esempio, ci si potrebbe aspettare che questi oggetti abbiano diverse rotazioni che puntano in diverse direzioni”, ha spiegato a Science Alert il fisico Peter Veitch dell’University of Adelaide in Australia.

La galassia sede della collisione. Credit: UCSC Transients

Attualmente Foley e colleghi stanno utilizzando il Keck Observatory per studiare una galassia a circa 900 milioni di anni luce di distanza. Credono che questa galassia possa essere il luogo in cui si è originato il segnale. Sono alla ricerca delle radiazioni elettromagnetiche che potrebbero derivare dalla collisione che coinvolge una stella di neutroni. E poi c’è un’altra domanda scottante: che aspetto hanno le “viscere” di una stella di neutroni? “Vorremmo osservare un buco nero fare a pezzi una stella di neutroni mentre si uniscono. Questo ci darebbe informazioni vitali sul materiale che compone le stelle più dense dell’universo, le stelle di neutroni, che rimangono una grandissima questione aperta nel campo”, ha detto Susan Scott, fisica teorica dell’Australian National University e dell’OzGrav.

buco nero super-massiccio
Buco nero super-massiccio all’interno di una galassia

Se non vengono rilevate radiazioni elettromagnetiche, questo potrebbe significare che gli astronomi stanno guardando nel posto sbagliato. Oppure potrebbe significare che la radiazione elettromagnetica è troppo debole per poter essere rilevata. Potrebbe anche significare che non è coinvolta una stella di neutroni, il che sarebbe molto interessante perché il segnale suggerisce che l’oggetto più piccolo ha meno di 3 volte la massa del sole. Se non è una stella di neutroni, potrebbe essere invece il buco nero più piccolo mai rilevato. Oppure potrebbe ancora significare che le dinamiche tra una stella di neutroni e un buco nero quando si schiacciano in un buco nero leggermente più grande sono persino più strane di quanto immaginassimo.

Il mio modo preferito di pensarci (per il momento) è che se un buco nero è molto più massivo di una stella di neutroni, quando si fondono, la stella di neutroni verrà lacerata all’interno dell’orizzonte degli eventi del buco nero! In quel caso, anche se viene generata abbastanza luce, non sfuggirà al buco nero affinché noi possiamo vederla”, ha concluso Foley.