Buchi neri e onde gravitazionali: un triplo dramma caotico all’interno di un gigantesco disco di gas, risolto l’enigma dell’evento di fusione GW190521

L'enigma risale al 2019, quando gli osservatori LIGO e Virgo fecero un'inaspettata scoperta

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Un gruppo di ricercatori ha fornito la prima spiegazione plausibile del motivo per cui una delle coppie di buchi neri più massicce osservate fino ad oggi grazie a onde gravitazionali sembrava fondersi anche su un’orbita non circolare. La loro soluzione all’enigma, pubblicata su Nature, prevede un triplo dramma caotico all’interno di un gigantesco disco di gas attorno a un buco nero super massiccio in una galassia molto, molto lontana.

I buchi neri sono tra gli oggetti più affascinanti dell’Universo, ma la nostra conoscenza è ancora limitata, soprattutto perché non emettono luce. Fino a pochi anni fa, la luce era la nostra principale fonte di conoscenza del nostro universo e dei suoi buchi neri, fino a quando il Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) nel 2015 ha condotto la sua rivoluzionaria osservazione delle onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due buchi neri.

L’enigma risale al 2019, quando gli osservatori LIGO e Virgo fecero un’inaspettata scoperta: l’evento denominato GW190521 è considerato come la fusione di due buchi neri, che non solo erano più pesanti di quanto si pensasse fisicamente possibile, ma avevano anche prodotto un lampo di luce. Da allora sono state fornite possibili spiegazioni per queste due caratteristiche, ma le onde gravitazionali hanno anche rivelato una terza caratteristica sorprendente di questo evento: i buchi neri non orbitavano l’uno attorno all’altro in modo circolare negli istanti prima della fusione.
I calcoli precedenti si basavano sull’idea che le interazioni dei buchi neri avvengono in tre dimensioni, come previsto nella maggior parte dei sistemi stellari considerati finora, “ma poi abbiamo iniziato a pensare a cosa sarebbe successo se le interazioni dei buchi neri fossero avvenute invece in un disco piatto, che è più vicino a un ambiente bidimensionale“, ha affermato Johan Samsing del Niels Bohr Institute dell’Università di Copenaghen, autore principale dell’articolo. “Sorprendentemente, abbiamo scoperto che in questo limite la probabilità di formare una fusione eccentrica aumenta fino a 100 volte, il che fa sì che circa la metà di tutte le fusioni di buchi neri in tali dischi siano forse eccentriche. La scoperta si adatta incredibilmente bene all’osservazione del 2019, che tutto sommato ora punta nella direzione in cui le proprietà altrimenti spettacolari di questa sorgente non sarebbero così strane, se fosse stata creata in un disco di gas piatto che circonda un buco nero super massiccio in un nucleo galattico“.