Scoperto il “Cimitero delle stelle” grazie alle onde gravitazionali: un universo di buchi neri e stelle ai neutroni

Utilizzando le onde gravitazionali, quelle minuscole increspature nello spaziotempo predette da Albert Einstein nel 1915, gli astronomi hanno scoperto un vero e proprio “cimitero stellare“. Questo “luogo” cosmico è denso di fusioni tra i resti di stelle massicce, come buchi neri e stelle di neutroni, nati da violente esplosioni di supernovae.

Le prove di queste collisioni cosmiche sono arrivate insieme ai dati sui buchi neri binari più massicci mai “ascoltati” finora attraverso le onde gravitazionali.

I dati, raccolti dai rivelatori LIGO, Virgo (situato in Italia) e KAGRA, hanno di fatto raddoppiato il numero di “fusioni miste” conosciute tra buchi neri e stelle di neutroni. In totale, ben 128 nuove fusioni di vario tipo sono state registrate tra maggio 2023 e gennaio 2024, nei primi nove mesi del quarto ciclo operativo (O4) dei rivelatori.

Un raccolto cosmico senza precedenti

“Questo nuovo aggiornamento evidenzia le incredibili capacità sia della rete internazionale di rivelatori di onde gravitazionali, sia delle tecniche di analisi sviluppate per estrarre segnali debolissimi dai dati,” ha dichiarato Daniel Williams, ricercatore presso l’Institute for Gravitational Research (IGR) dell’Università di Glasgow. “Ciò che abbiamo osservato ha ampliato la nostra comprensione del cimitero cosmico: abbiamo visto i buchi neri più pesanti di sempre.”

Questa ricerca non solo aiuterà gli scienziati a comprendere meglio il ciclo di vita e morte delle stelle, ma potrebbe anche far luce su come i buchi neri crescono fondendosi tra loro.

Come paleontologi del cosmo

“In modo simile a come un paleontologo può studiare i dinosauri estinti analizzando le loro ossa fossilizzate, noi possiamo conoscere la vita delle stelle studiando i loro ‘resti’: i buchi neri e le stelle di neutroni,” spiega Christopher Berry, membro del team.

Le stelle più grandi hanno le vite più brevi, rendendole difficili da studiare direttamente. I loro resti, invece, raccontano la loro storia. Alcune di queste stelle nascono in ambienti densissimi, come gli ammassi stellari, dove milioni di stelle sono vicine. In questi contesti, è possibile che un buco nero, risultato di una prima fusione, trovi un nuovo “partner” per fondersi di nuovo, creando un buco nero ancora più massiccio.  La fusione emette delle perturbazioni gravitazionali estremamente potenti, che sono registrate da LIGO.

Gli scienziati hanno già trovato indizi che suggeriscono l’esistenza di questi buchi neri di “seconda generazione” tramite la gravitazione.

Come la AI vede la fusione di due buchi nesi

Riscrivere le leggi dell’universo?

Questi dati non servono solo a catalogare oggetti esotici. Ogni fusione rilevata fornisce informazioni dirette sulla sua distanza. Combinando i dati di molte fusioni, gli astronomi possono misurare con più precisione la velocità di espansione dell’universo, un valore noto come Costante di Hubble, uno dei più grandi interrogativi dell’astronomia moderna.

Inoltre, il nuovo set di dati contiene un segnale chiamato GW230814, il più “forte” e chiaro mai rilevato. “Più forte è il segnale, più precise sono le nostre misurazioni di eventuali deviazioni dalla teoria della relatività generale di Einstein,” afferma lo scienziato John Veitch. “Finora, Einstein ha superato ogni test, ma continueremo a guardare più da vicino.”

Tutto questo è stato reso possibile grazie agli aggiornamenti che, dal 2020, hanno aumentato la sensibilità dei rivelatori di oltre il 25%, permettendoci di osservare una porzione molto più vasta dell’universo. Un’ultima curiosità: dalle ultime fusioni miste non è stato rilevato alcun lampo di luce, come ci si potrebbe aspettare. Tuttavia, con l’arrivo di nuovi telescopi, come il Vera Rubin Telescope, la possibilità di osservare contemporaneamente onde gravitazionali e luce da questi eventi catastrofici è sempre più vicina.