La collaborazione Ligo-Virgo-Kagra (Lvk) ha annunciato la rivelazione della fusione dei buchi neri più massicci mai osservati con le onde gravitazionali, utilizzando gli osservatori Ligo Hanford e Livingston, finanziati dalla National Science Foundation statunitense. La fusione ha prodotto un buco nero finale di massa oltre 225 volte superiore a quella del nostro Sole. Il segnale, denominato Gw 231123, è stato osservato durante il quarto periodo di osservazione (O4) della rete Lvk il 23 novembre 2023.
I due buchi neri che si sono fusi avevano una massa pari a circa 103 e 137 volte quella del Sole. Oltre alle loro masse elevate, sono anche in rapida rotazione, il che rende questo segnale unico e difficile da interpretare e suggerisce la possibilità di una storia di formazione complessa.
Infografica sull’evento di fusione fra buchi neri Gw 231123. Crediti: Simona J. Miller/Caltech (trad. it. di Ego-Virgo)
«La scoperta di un sistema così massiccio e altamente rotante rappresenta una sfida non solo per le nostre tecniche di analisi dei dati», dice Ed Porter, ricercatore presso il Laboratorio di astroparticelle e cosmologia (Apc) del Cnrs di Parigi, «ma avrà un effetto importante sugli studi teorici dei canali di formazione dei buchi neri per molti anni a venire. In realtà gli attuali modelli di evoluzione stellare non consentono l’esistenza di buchi neri così massicci, che potrebbero essersi formati attraverso precedenti fusioni di buchi neri più piccoli».
Circa cento fusioni di buchi neri sono state fino a oggi osservate attraverso le onde gravitazionali e analizzate e condivise con la più ampia comunità scientifica. Finora la binaria più massiccia era la sorgente di Gw 190521, con una massa totale molto più piccola, “solo” 140 volte quella del sole.
Esplorare i limiti dell’astronomia delle onde gravitazionali
L’elevata massa e la rotazione estremamente rapida dei buchi neri in Gw 231123 spingono al limite le capacità di rivelazione della tecnologia delle onde gravitazionali. Inoltre l’estrazione di informazioni accurate dal segnale ha richiesto l’uso di modelli teorici che tengano conto della complessa dinamica dei buchi neri in forte rotazione.
«Questo evento spinge la nostra strumentazione e le nostre capacità di analisi dei dati al limite di ciò che è attualmente possibile», spiega Sophie Bini, ricercatrice postdoc al Caltech. «È un potente esempio di quanto possiamo imparare dall’astronomia delle onde gravitazionali e di quanto ancora ci sia da scoprire».
I rivelatori di onde gravitazionali come Ligo negli Stati Uniti, Virgo in Italia e Kagra in Giappone sono progettati per misurare le minime deformazioni dello spazio-tempo causate da eventi cosmici violenti come le fusioni di buchi neri. Il quarto ciclo di osservazioni è iniziato nel maggio 2023 e i risultati della prima metà del ciclo (fino a gennaio 2024) saranno pubblicati nel corso dell’estate.
«Grazie al periodo di osservazione continuativa più lungo mai effettuato e alla maggiore sensibilità dei rivelatori, la quarta campagna di osservazione Ligo-Virgo-Kagra sta fornendo nuove preziose intuizioni per la nostra comprensione dell’universo», dice Viola Sordini, ricercatrice presso l’Istituto di fisica dei due infiniti (Ip2i) del Cnrs a Lione e vice-spokesperson della Collaborazione Virgo. «Questa entusiasmante scoperta apre una nuova stagione di risultati, con molti altri attesi nel corso dell’estate e un flusso continuo di scoperte previsto per i prossimi due anni. Le pubblicazioni dei risultati sono seguite naturalmente dalla condivisione dei dati con tutta la comunità scientifica in favore dell’open science».
Gw 231123 sarà presentato alla 24esima Conferenza internazionale sulla relatività generale e la gravitazione (Gr24) e alla 16esima Conferenza Edoardo Amaldi sulle onde gravitazionali, che si terranno congiuntamente come Gr-Amaldi a Glasgow, nel Regno Unito, dal 14 al 18 luglio 2025.
Fonte: comunicato stampa Ego-Virgo