Il "pooling" dei buchi neri potrebbe spiegare strani aspetti della fusione dei buchi neri del 2019

Ingrandisci † Illustrazione di uno sciame di piccoli buchi neri in un disco di gas in orbita attorno a un buco nero supermassiccio.

Samsing / Niels Bohr Institute

Nel 2019, la collaborazione LIGO/VIRGO ha catturato un segnale di onda gravitazionale da una fusione di buchi neri che si è rivelato essere uno dei libri dei record. Soprannominato “GW190521”, è stato il più massiccio e il più lontano scoperto fino ad oggi, producendo i segnali più energici rilevati fino ad oggi, apparendo nei dati come “superiori” rispetto ai soliti “dadi”.

Inoltre, il nuovo buco nero risultante dalla fusione era circa 150 volte più massiccio del nostro sole, rendendo GW190521 la prima osservazione diretta di un buco nero di massa intermedia. Ancora più strana è la fusione dei due buchi neri in un’orbita ellittica (non circolare), e i loro assi di rotazione erano più inclinati del solito rispetto a quelle orbite.

Ai fisici piace nient’altro che presentare un intrigante enigma che non sembra adattarsi perfettamente alla teoria consolidata, e GW190521 ha dato loro proprio questo. Nuove simulazioni teoriche suggeriscono che tutti questi strani aspetti possono essere spiegati dalla presenza di uno e di un terzo buco nero che colpisce l’ultima danza del sistema binario per produrre una “danza caotica”, secondo nuova carta Pubblicato in Natura.

come siamo Ho accennato primaIl 21 maggio 2019, i rivelatori di Collaboration hanno rilevato il segnale rivelatore di una fusione binaria di un buco nero: quattro brevi vibrazioni in meno di un decimo di secondo. Più corto è il segnale, maggiore è la massa dei buchi neri uniti, in questo caso rispettivamente 85 e 66 masse solari. I buchi neri si sono fusi in un nuovo buco nero più grande di circa 142 masse solari, emettendo l’equivalente di otto masse solari nel processo, quindi il segnale forte è stato captato dai rivelatori.

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Ciò che ha reso insolito questo evento è che la misurazione di 142 masse solari si trova al centro di quello che è noto come il “divario di massa” dei buchi neri. La maggior parte di questi oggetti si divide in due gruppi: i buchi neri stellari (che vanno da poche masse solari a decine di masse solari) e i buchi neri supermassicci, come quelli al centro della nostra Via Lattea (che vanno da centinaia di migliaia a miliardi di masse). Il primo motivo è la morte di stelle massicce in un’esplosione di supernova nel nucleo, mentre la composizione di quest’ultimo rimane un mistero.

Ingrandisci † Concetto artistico di uno schema gerarchico per la fusione dei buchi neri. Gli scienziati ipotizzano che i due buchi neri fossero il risultato di una precedente fusione di due piccoli buchi neri.

LEGO / Caltech / MIT / R. Hurt (IPAC)

Anche il fatto che gli antenati del buco nero pesassero 85 masse solari è insolito, poiché è in conflitto con gli attuali modelli di evoluzione stellare. I tipi di stelle che potrebbero dare origine a buchi neri tra 65 e 135 masse solari non si trasformeranno in una supernova, e quindi non finiranno come buchi neri. Invece, queste stelle diventeranno instabili e perderanno gran parte della loro massa. Solo allora si trasformeranno in una supernova, ma il risultato sarà un buco nero di meno di 65 masse solari.