La più grande collisione di buchi neri mai rilevata: una fusione da Record sfida le teorie della Fisica

Gli osservatori terrestri LIGO hanno rilevato la più grande collisione di buchi neri mai registrata tramite onde gravitazionali. I dati sono stati studiati solo ora ed hanno rivelato un evento di proporzioni devastanti, che, per fortuna, è avvenuto ad una distanza di sicurezza dalla Terra.

L’ evento è stato rilevato dalla collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). L’estrema fusione ha portato alla nascita di un buco nero circa 225 volte più massiccio del nostro sole. L’evento si è verificato il 23 novembre 2023.

Questa scoperta sfida le teorie fisiche esistenti sulla formazione e la fusione dei buchi neri di grandi dimensioni. Questo è il sistema binario di buchi neri più massiccio che abbiamo osservato attraverso le onde gravitazionali e rappresenta una vera sfida alla nostra comprensione della formazione dei buchi neri“, ha affermato Mark Hannam dell’Università di Cardiff e membro della collaborazione LVK. ”Buchi neri così massicci sono vietati dai modelli standard di evoluzione stellare.  Una possibilità è che i due buchi neri in questo sistema binario si siano formati attraverso precedenti fusioni di buchi neri più piccoli”, ha aggiunto Hannam.

Fusione colossale

Nel cosmo, eventi energetici esplosivi creano onde gravitazionali, increspature nello spazio-tempo che agiscono come sottili messaggi dell’universo. Il Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) ha raggiunto un traguardo storico rilevando per la prima volta direttamente le onde gravitazionali nel 2015. Queste onde hanno avuto origine dalla fusione di un buco nero che ha prodotto un buco nero finale 62 volte più massiccio del Sole.

Questa osservazione rivoluzionaria ha aperto una nuova era nell’esplorazione cosmica. Dopo la prima rilevazione, la comunità scientifica ha unito le forze per espandere la rete di rilevatori di onde gravitazionali. La collaborazione LVK, che comprende LIGO, Virgo , l’interferometro situato Italia e KAGRA in Giappone, è stata costituita per misurare le minime distorsioni dello spazio-tempo causate da violenti eventi cosmici. Questa potente rete ha ampliato la comprensione dei buchi neri, avendo osservato oltre 300 fusioni dal 2015.

Rivelatore LIGO a Hanford, Washington.

Il secondo rivelatore si trova a Livingston, in Louisiana. Tuttavia, il segnale appena rilevato, GW231123, ha rivelato un evento cosmico più potente di qualsiasi altro osservato in precedenza.

Questa potente collisione cosmica ha coinvolto due buchi neri colossali, circa 103 e 137 volte la massa del nostro sole, che si sono fusi per formare un unico enorme buco nero circa 225 volte la massa del nostro sole. Il processo ha lanciato onde gravitazionali nello spazio, che hanno poi raggiunto la Terra.

La massa sorprendente è notevolmente superiore a quella del precedente detentore del record, GW190521, che ha dato origine a un buco nero 140 volte la massa della nostra stella ospite.

Rotazione rapida

normalmente, i buchi neri con massa inferiore a 60 masse solari si formano dal collasso di stelle. Tuttavia, esiste un “divario di massa” teorico (60-130 masse solari) in cui si prevede che le esplosioni stellari non lascino alcun residuo di buco nero. L

a recente scoperta di un buco nero binario eccezionalmente massiccio sfida questa concezione consolidata sulla formazione dei buchi neri di grandi dimensioni. Una teoria suggerisce che questi due buchi neri si siano formati dalla fusione precedente di altri più piccoli, evidenziando un importante enigma sulla formazione di buchi neri così colossali.

Oltre alla massa elevata, le osservazioni hanno rivelato anche qualcosa di più sorprendente. Questi buchi neri ruotavano anche a una velocità incredibile, spingendo ai limiti ciò che la teoria della relatività generale di Einstein consente. Secondo quanto riferito, ruotano a una velocità sorprendente, pari a 400.000 volte quella della Terra. La rotazione viene a generare una regione oblunga dalle proprietà fisiche molto particolari, l’ergosfera, dove ogni particella viaggia alla velocità del buco nero.

Visione dell’ergosfera

Per interpretare accuratamente il segnale, gli scienziati hanno dovuto utilizzare modelli sofisticati in grado di spiegare le complesse dinamiche di buchi neri che ruotano così velocemente.

La LVK Collaboration continuerà a perfezionare la sua analisi e a migliorare i modelli per svelare tutti i segreti racchiusi in questo segnale straordinario. “Ci vorranno anni prima che la comunità scientifica riesca a decifrare completamente questo intricato schema di segnali e tutte le sue implicazioni.

Sebbene la spiegazione più probabile rimanga quella di una fusione di buchi neri, scenari più complessi potrebbero essere la chiave per decifrare le sue caratteristiche inaspettate. Ci aspettano tempi entusiasmanti!”, ha affermato Gregorio Carullo dell’Università di Birmingham e membro della LVK. Questi risultati saranno presentati al meeting GR-Amaldi che si terrà a Glasgow, in Scozia, dal 14 al 18 luglio 2025.