Il “pool” di buchi neri potrebbe spiegare strani aspetti della fusione dei buchi neri del 2019

Illustrazione di uno sciame di piccoli buchi neri in un disco di gas in orbita attorno a un buco nero supermassiccio.
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 raccolto un segnale di onda gravitazionale da una fusione di buchi neri che si è rivelato uno dei libri dei record. Soprannominato “GW190521”, è stato il più massiccio e il più lontano mai rilevato, producendo il segnale più energico rilevato fino ad oggi, apparendo nei dati come più “forte” del solito “chirp”.

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

Ai fisici piace nient’altro che presentare un intrigante enigma che non sembra adattarsi alla teoria immediatamente stabilita, e GW190521 ha dato loro proprio questo. Nuove simulazioni teoriche suggeriscono che tutti questi strani aspetti possono essere spiegati dalla presenza di un singolo, terzo buco nero che batte l’ultima danza del sistema binario per produrre una “danza disordinata”, secondo nuova carta Pubblicato sulla rivista Nature.

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

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Ciò che ha reso questo evento così insolito è che la misurazione di 142 masse solari si trova nel mezzo di quello che è noto come il “gap di massa” dei buchi neri. La maggior parte di questi oggetti si divide in due gruppi: buchi neri di massa stellare (che vanno da poche masse solari a decine di masse solari) e buchi neri supermassicci, come quelli al centro della nostra Via Lattea (che vanno da centinaia di migliaia a miliardi di masse solari). Il primo è causato dalla morte di stelle massicce in una supernova che collassa nel suo nucleo, mentre la formazione del secondo rimane un mistero.

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.
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. Ferito (IPAC)

Anche il fatto che un antenato di un buco nero pesasse 85 masse solari è insolito poiché è in conflitto con gli attuali modelli di evoluzione stellare. I tipi di stelle che darebbero origine a buchi neri tra 65 e 135 masse solari non si rivelerebbero supernove, e quindi non finirebbero 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.

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