Osservata la prima fusione tra un buco nero e una stella di neutroni

Le onde gravitazionali rilevate fino ad ora erano sempre in associazione a sistemi binari composti da due buchi neri o da due stelle di neutroni. L’ultima scoperta in ambito astronomico invece riguarda l’osservazione di un sistema binario particolare e assolutamente nuovo. Si tratta, infatti, di un buco nero e di una stella di neutroni. Grazie alla collaborazione scientifica con Virgo, Ligo e Kagra è stato possibile per la prima volta osservare in diretta la fusione tra un buco nero e una stella di neutroni. Si tratta di un importantissimo passo avanti per quanto riguarda lo studio dei fenomeni cosmici estremi e ci permetterà di comprendere meglio l’universo.

I sistemi binari formati da un buco nero e una stella di neutroni

La scoperta importantissima si è resa possibile grazie alle osservazioni effettuate a gennaio del 2020. In quel periodo, infatti, si sono rilevate delle onde gravitazionali collegate ad un particolare sistema binario. Dall’analisi dei dati e dalle osservazioni si è potuti arrivare alla conclusione che si trattasse di un sistema costituito da un buco nero e da una stella di neutroni. Per la prima volta in assoluto i due corpi celesti sono stati osservati mentre si fondevano insieme. I sistemi formati da un buco nero e da una stella di neutroni hanno il nome NSBH, dall’inglese neutron star e black hole.

Nonostante gli astronomi avessero ipotizzato l’esistenza di questi sistemi già da molto tempo, non si era mai arrivati a trovare delle prove concrete per dimostrarla. Un’altra prova a favore dell’esistenza dei sistemi binari misti si deduce dal fatto che la radiazione elettromagnetica si rileva insieme a quella gravitazionale. Infatti, la stella di neutroni avvicinandosi al buco nero subisci delle forze elevatissime a tal punto da distruggersi. In seguito alla disintegrazione della materia stellare attorno al buco nero si osservano dei lampi di radiazione elettromagnetica. La pubblicazione dei risultati ottenuti è avvenuta il 29 giugno 2021 sulla rivista The Astrophysical Journal Letters.

La nuova scoperta grazie alle onde gravitazionali

Il 5 gennaio 2020 i due rilevatori Ligo e Virgo, rispettivamente in America e in Italia, hanno osservato un’onda gravitazionale prodotta dalle orbite in decadimento di una coppia NSBH. Dieci giorni dopo gli scienziati hanno rilevato un nuovo segnale di onde gravitazionali, prodotto dal moto spirale e dalla fusione di un sistema binario simile. Questi due eventi del mese di gennaio 2020 rappresentano le prime osservazioni di onde gravitazionali generate sia da stelle di neutroni che da buchi neri.

Le informazioni ricavate dalle osservazioni e dai risultati ottenuti sono molto importanti per quanto riguarda l’ambito astronomico e lo studio dei fenomeni cosmici estremi. Infatti, hanno permesso di conoscere le caratteristiche fisiche dei sistemi in questione, come la massa e la distanza tra loro. La stima della massa del corpo più pesante rientra nell’intervallo previsto per i modelli di evoluzione per i buchi neri. Quella più leggera, invece, è coerente con quella che caratterizza le stelle di neutroni. Inoltre, grazie alle nuove informazioni ottenute è ora possibile studiare in modo più dettagliato e approfondito i meccanismi fisici che generano questi sistemi binari e che li portano alla fusione. Giancarlo Cella, ricercatore Infn e coordinatore delle analisi dei dati di Virgo, ha sottolineato l’importanza di questa scoperta e il lavoro svolto:

“Una grande quantità di lavoro e risorse computazionali è stata dedicata alla stima dei parametri. In effetti, una questione cruciale nell’analisi dei dati registrati dai rilevatori di onde gravitazionali è districare le informazioni utili, che vengono sempre mescolate al rumore. Dobbiamo ottenere le nostre migliori stime per le proprietà delle sorgenti e allo stesso tempo vogliamo sapere qual è la probabilità che il segnale identificato sia solo una fluttuazione casuale“