Scoperti due buchi neri di “seconda generazione”

CASCINA — Due fusioni di buchi neri osservate a un mese di distanza l’una dall’altra hanno aperto un nuovo capitolo nella ricerca astrofisica mondiale. Lo ha annunciato la collaborazione internazionale LIGO-Virgo-KAGRA, che comprende anche il centro Virgo di Cascina, alle porte di Pisa. Le osservazioni, pubblicate su The Astrophysical Journal Letters, mostrano per la prima volta tracce di buchi neri di “seconda generazione”, cioè formati a loro volta da precedenti collisioni cosmiche.

I due eventi, denominati GW241011 e GW241110, sono stati rilevati rispettivamente l’11 Ottobre e il 10 Novembre 2024. Il primo si è verificato a circa 700 milioni di anni luce dalla Terra, il secondo a 2,4 miliardi. In entrambi i casi i ricercatori hanno registrato segnali anomali di rotazione, o “spin”, che suggeriscono la presenza di buchi neri nati da fusioni precedenti in ambienti stellari molto densi.

"Ogni nuova rivelazione fornisce indicazioni preziose sull’universo", ha affermato Carl-Johan Haster, dell’Università del Nevada e coautore dello studio. "Binarie come queste erano state previste, ma questa è la prima prova diretta della loro esistenza".

Gli scienziati hanno analizzato i segnali di onde gravitazionali, vere e proprie increspature dello spazio-tempo previste da Einstein e osservate per la prima volta solo dieci anni fa. Grazie ai dati raccolti dai tre osservatori, è stato possibile ricostruire la massa, la distanza e la velocità dei corpi celesti coinvolti.

Secondo Stephen Fairhurst, portavoce della collaborazione LIGO, “entrambi gli eventi mostrano un buco nero significativamente più massiccio dell’altro e in rapida rotazione. Tutto fa pensare che si tratti di buchi neri formati da precedenti fusioni, un fenomeno che finora era solo teorico”.

Le anomalie osservate sono state confermate anche da Gianluca Gemme, ricercatore dell’INFN e portavoce della collaborazione Virgo: “Le insolite configurazioni di spin osservate sfidano la nostra comprensione della formazione dei buchi neri e offrono prove convincenti dell’esistenza di fusioni gerarchiche. Alcuni buchi neri non sono solitari, ma membri di ammassi estremamente densi e dinamici”.

Le onde rilevate hanno permesso di testare con precisione senza precedenti le previsioni della relatività generale. “Il segnale di GW241011 – ha spiegato Haster – conferma ancora una volta le equazioni di Einstein, ma con una sensibilità mai raggiunta prima. Siamo oggi più vicini che mai a scoprire se esista una fisica oltre la relatività”.

Oltre a verificare le teorie cosmiche, gli scienziati hanno aperto una nuova finestra sulla fisica delle particelle. I buchi neri in rapida rotazione potrebbero infatti aiutare a individuare i cosiddetti bosoni ultraleggeri, particelle ipotetiche non ancora osservate ma previste da modelli che superano il limite del Modello Standard.

"Questi risultati – ha concluso Francesco Pannarale, ricercatore della Sapienza e membro di Virgo – mostrano quanto sia fondamentale la collaborazione tra osservatori e la continua evoluzione tecnologica. LIGO e Virgo ci hanno insegnato di nuovo qualcosa sul modo in cui si formano le coppie di buchi neri e sulla fisica che le regola. Ogni passo avanti ci porta più vicino a comprendere l’universo nella sua essenza".

La rete LIGO-Virgo-KAGRA, di cui l’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) di Cascina è parte integrante, prosegue la sua quarta campagna di osservazioni, che terminerà a Novembre. Ad oggi sono state identificate circa 300 fusioni di buchi neri, e le due appena annunciate restano tra le più enigmatiche mai registrate

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