di Salvatore Vicedomini
Ligo, Virgo, cui partecipa l’INFN, in Italia e Kagra , i tre più grandi rilevatori avanzati di onde gravitazionali, stanno per ultimare un lavoro iniziato nel 2023 riguardante l’osservazione della fusione di buchi neri di seconda generazione. Le onde gravitazionali, annunciate per la prima volta da Albert Einstein nel 1916 come parte integrante della sua teoria della relatività generale, non sono altro che vibrazioni nello spazio-tempo che si propagano alla velocità della luce, provocate da spostamenti accelerati di masse, come ad esempio scontri tra buchi neri o stelle di neutroni, e formano raggrinzimenti della curvatura spazio-tempo che si dilatano o comprimono lo spazio al loro transito.
Un teorema, detto teorema dell’area dei buchi neri, formulato da Stephen Hawking nel 1971, prevede che quando due buchi neri si fondono, la superficie del buco nero risultante è sempre maggiore della somma delle superfici dei due buchi neri originari. Il risultato è stato confermato sperimentalmente in un nuovo articolo pubblicato su The Astrophysical Journal Letters dal titolo “GW241011 and GW241110: Exploring Binary Formation and Fundamental Physics with Asymmetric, High-spin Black Hole Coalescences” ha trattato l’individuazione di due segnali di onde gravitazionali avvenuta nell’ottobre e nel novembre dello scorso anno grazie al contributo internazionale di LIGO -VIRGO – KAGRA. Con algoritmi e modelli matematici altamente sofisticati è stato possibile, da alcune caratteristiche fisiche di questi segnali, rilevare due fusioni di buchi neri osservate ad un mese di distanza l’una dall’altra alla fine del 2024. Analizzando dettagliatamente le particolarità di queste fusioni i ricercatori sono stati in grado di stabilire che si tratta di buchi neri di “seconda generazione” , ossia buchi neri prodotti a loro volta da fusioni pregresse, avvenute quasi certamente in ambienti cosmici altamente condensati, come possono essere gli ammassi stellari dove i buchi neri si fondono e si scontrano frequentemente, presentando anche degli spin, ovvero caratteristiche di rotazione attorno al proprio asse. La prima fusione individuata, GW241011 ( ottobre 2024), è avvenuta a circa 700 milioni di anni luce di lontananza dalla Terra, generata dal urto di due buchi neri aventi una massa corrispondente a circa 17 e 7 volte maggiore del nostro sole, con una velocità di rotazione tra le più alte mai osservate fino ad oggi. Dopo circa un mese è stata rilevato il segnate GW24111010 (seconda fusione), arrivato da 2,4 miliardi di anni luce dalla Terra causato dalla fusione di buchi neri con una massa equivalente a circa 16 e 8 volte quella del nostro sole, e avendo la peculiarità di ruotare in direzione opposta alla loro orbita.
GW241011 e GW241110 rappresentano gli ultimi eventi dei tanti osservati da Ligo Virgo e Kagra ha dichiarato Stephen Fairhurst, professore all’Università di Cardiff e portavoce della collaborazione scientifica LIGO. Ambedue costituiscono dei buchi neri considerevolmente massicci e generati da precedenti fusioni, definite fusioni gerarchiche, che ci svelano l’esistenza di regioni cosmiche estremamente affollate , ma soprattutto ci danno una conferma che alcuni buchi neri non esistono solo come elementi isolati, ma probabilmente come componenti di una parte del cosmo più densa e dinamica.
Queste scoperte sottolineano, ulteriormente, la loro funzione determinante che ricoprono nella rete internazionale di interferometri gravitazionali per comprendere gli eventi più straordinari e misteriosi dell’universo.
