La più grande collisione di buchi neri mai osservata

L’inaspettata registrazione di Ligo e Virgo rivela l’esistenza di una categoria intermedia di buchi neri tra 100 e 1000 masse solari, e apre a nuove teorie sulla loro nascita

Le collaborazioni internazionali Ligo e Virgo hanno captato un inatteso e straordinario segnale dallo Spazio: gli interferometri dall’America all’Europa hanno registrato per un decimo di secondo le onde gravitazionali risultanti dalla fusione di due buchi neri a spirale, la più grande mai registrata. L’evento (indicato come GW190521 e descritto in due articoli appena usciti su Physical Review Letters e su Astrophysical Journal Letters) era stato rilevato il 21 maggio 2019, ma sarebbe avvenuto in un momento e in un luogo dell’Universo lontanissimi da noi, miliardi di anni luce di distanza e ben 7 miliardi di anni fa.

Il buco nero risultante avrebbe una massa pari a 142 volte quella del Sole e sarebbe il primo di una tipologia intermedia di buchi neri tra le 100 e le 1.000 masse solari. Inoltre si sarebbe originato dalla fusione di due colossali buchi neri, uno di 66 e uno di 85 masse solari – una categoria di buchi neri ritenuta impossibile in base alle leggi della fisica. Un bel grattacapo, insomma.

Buchi neri impossibili?

Per capire perché i due progenitori che si sono fusi apparterrebbero a una categoria impossibile, cioè buchi neri di massa tra 65 e 120 volte quella del Sole, dobbiamo fare un ripasso delle attuali teorie sulla nascita di questi oggetti celesti.

Un buco nero si forma con la morte di stelle massicce. Quelle di dimensioni fino a 130 masse solari a un certo punto della loro vita esauriscono il combustibile nucleare e collassano su se stesse liberando energia (quell’evento che si chiama esplosione di una supernova). La massa che rimane è un buco nero, che per le leggi della fisica non può superare le 65 masse solari. Esiste poi l’ipotesi che anche stelle molto più grandi (fino a 200 masse solari) possano collassare generando dei buchi neri primari, i quali però non potrebbero essere più piccoli di 120 masse solari.

La fascia di buchi neri tra 65 e 120 masse solari nati dalla morte di una stella, invece, sarebbe proibita dal particolare processo di collasso della stella massiccia oltre le 130 masse solari, caratterizzato da un fenomeno noto come instabilità di coppia che è causa di un’esplosione talmente potente da non lasciarsi dietro nulla.

Una nascita gerarchica

Secondo gli esperti, dunque, i buchi neri di dimensioni che cadono all’interno della fascia proibita sarebbero figli della fusione di altri buchi neri. E, come suggerirebbe il rilevamento di GW190521, è possibile che a loro volta i buchi neri secondari possano fondersi con altri.

“Stiamo parlando di una gerarchia di fusioni, un possibile percorso per creare buchi neri sempre più grandi”, ha commentato alla Bbc Martin Hendry, dell’Università di Glasgow. “Quindi, chi lo sa? Questo buco nero di 142 masse solari potrebbe fondersi con altri buchi neri molto massicci – come parte di un processo di accumulo che arriva fino a quei buchi neri supermassicci che pensiamo siano il cuore delle galassie”.