Nel maggio 2023, poco dopo che LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) è stato riacceso per la sua quarta serie di osservazioni, ha rilevato un segnale di onde gravitazionali dalla collisione di un oggetto, molto probabilmente una stella di neutroni, con un presunto buco nero che possiede una massa da 2.5 a 4.5 volte superiore a quella del nostro Sole.
Questo segnale, chiamato GW230529, è interessante per i ricercatori perché la massa del buco nero candidato rientra nel cosiddetto gap di massa tra le stelle di neutroni più pesanti conosciute, che sono poco più di due masse solari, e i buchi neri più leggeri conosciuti, che sono circa cinque masse solari. Sebbene il segnale dell’onda gravitazionale da solo non possa rivelare la vera natura di questo oggetto, future rilevazioni di eventi simili, in particolare quelli accompagnati da esplosioni di luce, potrebbero contenere la chiave per rispondere alla domanda su quanto possano essere leggeri i buchi neri.
L'immagine mostra la coalescenza e la fusione di un buco nero con gap di massa inferiore (superficie grigio scuro) con una stella di neutroni (notevolmente deformata dalla gravità del buco nero). Questa immagine fissa di una simulazione di fusione evidenzia solo i componenti a bassa densità della stella di neutroni, che vanno da 60 grammi per centimetro cubo (blu scuro) a 600 chilogrammi per centimetro cubo (bianco). La sua forma evidenzia le forti deformazioni del materiale a bassa densità della stella di neutroni. Crediti immagine: Ivan Markin, Tim Dietrich (Università di Potsdam), Harald Paul Pfeiffer, Alessandra Buonanno (Istituto Max Planck per la fisica gravitazionale
"L'ultima scoperta dimostra l'impressionante capacità scientifica della rete di rilevatori di onde gravitazionali, che è significativamente più sensibile di quanto non fosse nel terzo ciclo di osservazione", afferma Jenne Driggers (PhD '15), scienziata capo del rilevamento presso LIGO Hanford a Washington, una delle due strutture, insieme a LIGO Livingston in Louisiana, che compongono l'Osservatorio LIGO.
LIGO ha fatto la storia nel 2015 dopo aver effettuato la prima rilevazione diretta delle onde gravitazionali nello spazio. Da allora, LIGO e il suo rilevatore partner in Europa, Virgo, hanno rilevato quasi 100 fusioni tra buchi neri, una manciata tra stelle di neutroni, nonché fusioni tra stelle di neutroni e buchi neri. Il rilevatore giapponese KAGRA si è unito alla rete di onde gravitazionali nel 2019 e il team di scienziati che analizza collettivamente i dati di tutti e tre i rilevatori è noto come collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). Gli osservatori LIGO sono finanziati dalla National Science Foundation (NSF) e sono stati concepiti, costruiti e gestiti da Caltech e MIT.
L’ultima scoperta indica anche che le collisioni che coinvolgono buchi neri leggeri potrebbero essere più comuni di quanto si credesse in precedenza.
“Questa rilevazione, il primo dei nostri entusiasmanti risultati del quarto ciclo di osservazione LIGO-Virgo-KAGRA, rivela che potrebbe esserci un tasso più elevato di collisioni simili tra stelle di neutroni e buchi neri di piccola massa di quanto pensassimo in precedenza”, afferma Jess McIver, un assistente professore presso l'Università della British Columbia, vice portavoce della collaborazione scientifica LIGO ed ex ricercatore post-dottorato presso il Caltech.
Prima dell’evento GW230529, era stato identificato un altro interessante oggetto candidato al gap di massa. In quell’evento, avvenuto nell’agosto 2019 e noto come GW190814, è stato trovato un oggetto compatto di 2.6 masse solari come parte di una collisione cosmica, ma gli scienziati non sono sicuri se si trattasse di una stella di neutroni o di un buco nero.
Dopo una pausa per manutenzione e aggiornamenti, la quarta sessione di osservazione dei rilevatori riprenderà il 10 aprile 2024 e continuerà fino a febbraio 2025.
Scritto da Whitney Clavin
Fonte: Caltech
