Onde Gravitazionali da Buchi Neri Supermassicci

Gli astronomi non dovranno aspettare molto a lungo per rilevare uno degli incontri più sensazionali del cosmo. Una nuova ricerca pubblicata su Nature Astronomy suggerisce che le onde gravitazionali generate dalla fusione di due buchi neri supermassicci potrebbero essere individuate entro 10 anni.

“Le onde gravitazionali emesse in seguito alla fusione di buchi neri binari supermassicci sono le più potenti dell’Universo”, afferma Chiara Mingarelli del Center for Computational Astrophysics al Flatiron Institute di New York, a guida dello studio. “Mettono assolutamente in ombra le fusioni di buchi neri rilevate da LIGO”.

Individuare e studiare una fusione tra buchi neri supermassicci potrebbe offrirci indizi fondamentali sull’evoluzione delle galassie massicce e dei buchi neri. La mancanza di un qualche tipo di rilevazione nel giro di 10 anni, tuttavia, potrebbe rendere necessaria una revisione delle nostre teorie su come e se avvengano questi titanici incontri. I buchi neri supermassicci albergano nel cuore di grandi galassie, inclusa la Via Lattea, e possono avere una massa milioni o miliardi di volte quella del Sole. Quando due galassie si fondono i loro buchi neri supermassicci migrano verso il centro della nuova galassia derivante dalla fusione. Gli scienziati ritengono che i buchi neri supermassicci a quel punto si avvicinino uno all’altro e si fondano. Questo evento colossale produce intense onde gravitazionali.

Nonostante la loro intensità, onde gravitazionali di questo tipo sono al di fuori delle lunghezze d’onda attualmente osservabili da esperimenti come LIGO e Virgo. La caccia alle onde gravitazionali derivanti dalla fusione di buchi neri supermassicci dovrà coinvolgere invece le pulsar, oggetti in rapidissima rotazione che emettono impulsi radio estremamente regolari. Quando passano onde gravitazionali il ritmo delle pulsar cambia lievemente. Questi cambiamenti sono monitorati da progetti di rilevamento delle pulsar che le osservano qui dalla Terra.

Attualmente sono in piedi tre progetti: il Parkes Pulsar Timing Array in Australia, il North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves e l’European Pulsar Timing Array. Insieme il trio forma l’International Pulsar Timing Array. Il team ha stimato entro quanto tempo quei progetti saranno in grado di rilevare la fusione di buchi neri supermassicci osservando le pulsar: i ricercatori hanno catalogato le galassie vicine che potrebbero ospitare coppie di buchi neri supermassicci, combinando in seguito questi dati con una mappa delle pulsar.

“Se si tiene conto delle posizioni delle pulsar nel cielo, si ottiene il 100 percento di possibilità di rilevare qualcosa entro 10 anni”, ha detto Mingarelli. Il team ha anche indagato sulla natura delle galassie che potrebbero ospitare questo evento estremo. Galassie più grandi implicano buchi neri più grandi e quindi onde gravitazionali più forti. Ma i buchi neri più grandi si fondono anche più velocemente, riducendo la finestra temporale durante la quale potrebbero essere rilevate onde gravitazionali. Una fusione di buchi neri in una galassia massiccia come M87 potrebbe implicare onde gravitazionali rilevabili per 4 milioni di anni, mentre una galassia più modesta come la Galassia Sombrero potrebbe garantire una finestra di 160 milioni di anni.

Una rilevazione di successo potrebbe fornire agli astrofisici una migliore comprensione dei fenomeni in atto nel cuore delle fusioni galattiche e garantire nuova strada per lo studio della fisica fondamentale, non accessibile in altre maniere. Il numero dei buchi neri supermassicci binari individuati potrebbe inoltre fornirci una stima della frequenza delle fusioni galattiche e quindi dell’evoluzione dell’Universo nel corso del tempo.
[ Barbara Bubbi ]

https://phys.org/news/2017-11-gravitational-merging-supermassive-black-holes.html

Nell’immagine la Galassia Sombrero
Credit: NASA/Hubble Heritage Team