Un importante avanzamento nella ricerca astronomica è stato registrato grazie all’osservazione di un sistema binario di buchi neri. Questo nuovo studio, condotto da un gruppo di scienziati, ha rivelato non solo la precessione delle orbite dei buchi neri, ma anche livelli di intensità gravitazionale mai visti prima. Tali scoperte ci permettono di ampliare la nostra comprensione delle leggi fisiche nell’universo, in particolare quelle legate alla relatività generale di Albert Einstein.
Scoperta delle onde gravitazionali: una linea temporale
Nel febbraio 2016, il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ha fatto scalpore annunciando il primo rilevamento di onde gravitazionali. Questi eventi, previsti dalla teoria di Einstein, rappresentano increspature nello spaziotempo causate dal collasso di oggetti massicci, come i buchi neri e le stelle di neutroni. Da quel momento, gli scienziati hanno registrato numerosi eventi di onde gravitazionali, rendendoli un fenomeno che avviene frequentemente. Oggi, grazie a questi importanti rilevamenti, gli astronomi sono in grado di ottenere informazioni su alcuni tra gli oggetti più estremi dell’universo.
Recentemente, un team di ricercatori dell’Università di Cardiff ha analizzato un sistema binario di buchi neri, che era stato rilevato nel 2020 da una collaborazione tra LIGO, Virgo e KAGRA. Questo studio ha rivelato un movimento di precessione nelle orbite dei buchi neri in collisione con un’intensità che supera di 10 miliardi di volte quella osservata in oggetti simili. Questo segna un momento cruciale, poiché non era mai stata osservata prima una precessione di questo tipo in un sistema di buchi neri binario.
Buchi neri binari e onde gravitazionali: una connessione fondamentale
I buchi neri binari rappresentano una delle migliori opportunità per l’osservazione delle onde gravitazionali, poiché si prevede che molti di essi possano mostrare segni di precessione. In un modo semplificato, quando due buchi neri ruotano attorno l’uno all’altro, possono generare onde gravitazionali sempre più potenti, fino a fondersi in un evento catastrofico. Fino ad oggi, però, la precessione orbitale non era mai stata osservata negli 84 sistemi di buchi neri binari già catalogati. Ma durante l’analisi dell’evento di onde gravitazionali GW200129, avvenuto il 29 gennaio 2020, i ricercatori hanno identificato un fenomeno insolito che meritava ulteriori studi.
La rotazione intensa e il suo impatto sullo spaziotempo
Una delle scoperte più significative in questo studio riguarda il buco nero con una massa di circa 40 volte quella solare, che presenta una rotazione estremamente rapida. Questa rotazione esercita un’influenza profonda sullo spaziotempo circostante, causando un movimento oscillatorio dell’intero sistema. Questo fenomeno è conosciuto col nome di “Frame Dragging” o “effetto Lense-Thirring“, il quale si verifica quando la gravità è così intensa da alterare fondamentalmente il tessuto stesso dello spaziotempo, sebbene questo effetto sia di solito raro e difficile da rilevare.
Nella relatività generale, la precessione si verifica in modo molto debole e richiede strumenti di misurazione altamente sensibili per essere rilevata. La scoperta di questa precessione in un sistema di buchi neri binari ha non solo confermato un altro aspetto della teoria di Einstein, ma ha anche dimostrato quanti dettagli l’astronomia moderna può fornire riguardo ai fenomeni gravitazionali in contesti estremi.
Un passo avanti nella comprensione della precessione orbitale
Prima di questo studio, un esempio notevole di precessione orbitale era fornito da una pulsar binaria che impiegava oltre 75 anni per completare il suo ciclo. In contrasto, il sistema GW200129 completa un’orbita in frazioni di secondo, generando un segnale di precessione 10 miliardi di volte più forte rispetto a quelli ottenuti in precedenza. Nonostante la rilevante intensità del segnale, confermare la precessione orbitale di questo sistema è stata una prova complessa, ma il team’s findings sottolineano come i buchi neri binari potrebbero essere più dinamici e variabili di quanto precedentemente pensato.
La scoperta di GW200129 contribuisce a dimostrare come l’astronomia delle onde gravitazionali possa essere utilizzata per esplorare le leggi della fisica nelle condizioni più estreme. La rete di rilevatori Advanced LIGO, Virgo e KAGRA all’avanguardia in questa ricerca, crea opportunità uniche per futuri studi astronomici.
Prospettive future sulla ricerca di buchi neri
La continuità di queste osservazioni è garantita dalla rete di rilevatori, attualmente in fase di aggiornamento per migliorare la loro sensibilità. Il quarto ciclo di osservazioni è previsto per il 2023, con la previsione di identificare un numero elevato di collisioni di buchi neri. Tali nuove rilevazioni consentiranno agli scienziati di svelare ulteriori dettagli sui fenomeni gravitazionali più intensi del nostro universo.
Con questa nuova conoscenza, gli astronomi sperano di determinare se l’evento GW200129 fosse un’anomalia o se questi eventi estremi siano più comuni di quanto si pensasse. La scoperta continuerà a stimolare ulteriori ricerche e domande sui misteri dell’universo.