SEGNALE PRODOTTO A 780 MILIONI DI ANNI LUCE DA NOI

Buco nero e stella di neutroni, fusione avvenuta?

Lo scorso 14 agosto gli interferometri per onde gravitazionali hanno rivelato un segnale molto intenso – S190814bv – che, stando alle masse in gioco, potrebbe aver avuto origine dalla fusione fra un buco nero e una stella di neutroni. Fino a ora, però, nessun telescopio da terra o dallo spazio ha osservato una controparte elettromagnetica dell’evento

Tecnici al lavoro per l’upgrade di Advanced Ligo. Crediti: Caltech/Mit/Ligo Lab

Sembra che le onde gravitazionali “interessanti” per i cacciatori di controparti elettromagnetiche (gamma, X, ottiche e radio) abbiamo una predilezione per il mese di agosto.

Il segnale gravitazionale, oltre a dare l’allerta, dice anche quale è la massa dei corpi celesti coinvolti e quella del risultato della loro fusione. Dalla differenza tra le masse iniziali e quella finale si risale all’energia liberata dall’incontro esplosivo che ha modificato la struttura dello spazio tempo e ha prodotto l’onda gravitazionale. Combinando l’energia disponibile con l’intensità del segnale rivelato si ottiene la distanza dell’evento. Fino a ora sono state colte una trentina di onde gravitazionali, e per quasi tutte la massa dei corpi coinvolti è stata di decine di masse solari: un valore che punta dritto ai buchi neri. Pur restando eventi affascinanti che ci possono insegnare moltissimo sulla natura del nostro universo, i segnali gravitazionali generati dalla fusione di due buchi neri non eccitano i cacciatori di controparti, perché tutti pensano che i buchi neri non emettano nulla. Questo non significa che le ricerche non vengano fatte, ma si tratta di routine.

La storia è ben diversa quando l’allerta gravitazionale dice che gli oggetti coinvolti sono più leggeri, diciamo meno di 3 masse solari. In questo caso si parla di stelle di neutroni, nocciolini di stelle che hanno finito la loro vita con una spettacolare esplosione. Sono oggetti superdensi e supermagnetici che rappresentano l’ultima fermata astrofisica prima del buco nero, ma sono ancora oggetti “visibili”, cioè capaci di emettere radiazione gamma, X, ottica e radio.

Due anni fa, il 17 agosto 2017, è stata rivelata Gw 170817, un’onda gravitazionale generata dalla fusione di due stelle di neutroni che ha prodotto anche un segnale gamma, ottico e, infine, radio. Una festa per la comunità astronomica che ha dimenticato le vacanze per contribuire alla nascita dell’astronomia multi-messaggero, cioè l’astronomia che coniuga i segnali gravitazionali con quelli elettromagnetici (la luce nelle sue varie accezioni).

Poco prima del secondo anniversario dello storico evento, il 14 agosto, è stato rivelato S190814bv, un segnale gravitazionale molto intenso che sembrerebbe generato dalla fusione di un buco nero (con una massa di 5 masse solari) e da una stella di neutroni (di meno di 3 masse solari).

https://twitter.com/LIGO/status/1161983726642970624

Dopo tanti eventi dovuti alla fusione di buchi neri e qualcuno prodotto da stelle di neutroni (ma solo Gw 170817 è certificato), adesso la famiglia delle coppie gravitazioni potrebbe essersi arricchita con una coppia mista formata da un buco nero non troppo pesante e da una stella di neutroni.

La strana coppia si trovava a 780 milioni di anni luce da noi e adesso tutti sono indaffarati a scandagliare la zona di cielo dove è stato localizzato il segnale gravitazionale. Unendo i dati dei due rivelatori americani Ligo e di quello europeo Virgo, la zona di provenienza è stata ristretta ad appena 23 gradi quadrati centrati intorno a declinazione -30°, visibili dal Cile e dalle Canarie. Si tratta di scandagliare tutte le galassie presenti nella zona (scegliendo quelle che siano a distanza compatibile con l’evento gravitazionale) alla ricerca di qualcosa che prima non c’era.

Il satellite Swift ha coperto l’80 per cento dell’error box gravitazionale senza trovare nessuna emissione X interessante, ma è sempre all’erta nella speranza che l’emissione si presenti in ritardo.

Localizzazione di Gw 170817 (che, oltre al segnale gravitazione, ha prodotto anche un segnale gamma rivelato da Fermi e Integral) e scoperta della controparte ottica (immagine in altro a destra) che si è accesa dove le immagini d’archivio non mostravano niente (immagine in basso a destra)

Il gruppo che gestisce la Dark Energy Camera (DECam) ha selezionato 524 galassie che ha monitorato per diverse notti consecutive. I dati sono stati analizzati con il software ad hoc e alla prima scrematura è stata prodotta una lista di 150 candidati. Un’analisi più dettagliata li ha ristretti a una decina (poi se ne sono aggiunti altri). Ogni oggetto potenzialmente interessante deve essere studiato passando dalle immagini agli spettri perché è così che si riconoscono e si classificano gli oggetti celesti. Purtroppo i falsi allarmi sono all’ordine del giorno perché il cielo è sempre ricco di fenomeni transienti, bisogna riconoscere e scartare le stelle variabili, gli Agn e le supernove (oltre agli asteroidi, naturalmente). È così che si è proceduto nel fatidico agosto di due anni fa quando la zona di provenienza del segnale gravitazionale era di circa 28 gradi quadrati (vedi immagine qui sopra). Ricordiamo che Fermi Gbm e Integral avevano visto un debole lampo gamma breve circa 2 secondi dopo l’evento gravitazionale e la controparte ottica era stata trovata dopo appena 10,9 ore.

Gw 170817, però, era più vicino: 130 milioni di anni luce contro 780. A parità di luminosità intrinseca, un oggetto 6 volte più distante di un altro viene rivelato con un flusso 36 volte più basso e trovarlo diventa una sfida per tutta la comunità che si scambia le informazioni in tempo reale attraverso il sistema della Gcn. Se volete vedere il susseguirsi delle notizie (in ordine cronologico), basta consultare l’archivio Gcn per questo evento.

Scorrendo le circolari vedrete che tutti gli strumenti in grado si osservare la zona di cielo, in orbita e al suolo, hanno preso parte alla caccia.

Per il momento ci sono mezza dozzina di candidate controparti in ottico, nessuna delle quali ha ancora mostrato la firma sicura della kilonova che ci si aspetta, né Swift ha rivelato alcuna emissione X, ma gli astronomi non demordono.


Questo articolo è la versione aggiornata di un post pubblicato dalla stessa autrice, domenica 18 agosto, su Blog Italia dell’Agenzia giornalistica italiana.