Carpito un nuovo tipo di segnale gravitazionale: quello generato dalla fusione tra un buco nero ed una stella di neutroni
Gli osservatori LIGO negli Stati Uniti e Virgo in Italia hanno carpito un nuovo tipo di segnale gravitazionale: quello generato dalla fusione tra un buco nero ed una stella di neutroni.
In un articolo pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal Letters, la collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA ha presentato i primi due eventi di questo tipo: GW200105 e GW200115, osservati rispettivamente il 5 e il 15 gennaio 2020. Questi eventi non solo rappresentano la prova che un buco nero può fondersi con una stella di neutroni per emissione di onde gravitazionali, ma sono anche la prima osservazione in assoluto di sistemi binari misti, in cui una stella di neutroni ruota attorno ad un buco nero. Per molti anni, gli astrofisici e soprattutto i radio-astronomi hanno esplorato il cielo alla ricerca di questi sistemi, ma finora senza successo. Li abbiamo quindi "uditi" grazie alle onde gravitazionali prima ancora di averli "visti" tramite la radiazione elettromagnetica. Nel caso di GW200105, il buco nero aveva una massa di circa 8,9 masse solari e la stella di neutroni di 1,9 masse solari, e la fusione è avvenuta circa 900 milioni di anni fa, mentre nel caso di GW200115 le masse delle due componenti sono rispettivamente 5,7 e 1,5 masse solari, e la fusione risale a circa un miliardo di anni fa. Con questo ultimo successo, la collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA aggiunge un nuovo anello alla straordinaria catena dei suoi risultati più inattesi, inaugurata nel 2015 con la prima osservazione diretta delle onde gravitazionali (GW150914) e continuata -tra gli altri- con la prima fusione tra due stelle di neutroni (GW170817) e il primo buco nero di taglia oversize (GW190521). "Questi sistemi sono l’ultimo tassello mancante per ricostruire la demografia delle binarie osservabili da LIGO, Virgo e KAGRA: le masse di queste binarie miste e il loro tasso di coalescenza sono consistenti sia con lo scenario di 'evoluzione isolata' sia con lo scenario di 'formazione dinamica' in un ammasso stellare giovane o nelle vicinanze di un nucleo galattico attivo", ha spiegato Michela Mapelli, professoressa all’Università degli Studi di Padova e ricercatrice della sezione INFN di Padova. "Nel primo caso, il sistema buco nero-stella di neutroni verrebbe dall’evoluzione di una binaria stellare, mentre nel secondo caso sarebbe il risultato di un’interazione ravvicinata tra corpi celesti in un ammasso stellare. Aspettiamo con grande curiosità ulteriori osservazioni di binarie miste, per capire finalmente i loro scenari di formazione."
Tra i membri della collaborazione Virgo che hanno partecipato allo studio, Marco Bazzan, Diego Bonavena, Stefano Bordignon, Yann Bouffanais, Gabriella Chiarini, Giacomo Ciani, Claudia Lazzaro e Michela Mapelli afferiscono al Dipartimento di Fisica e Astronomia UNIPD e sono associati ad INFN-Padova, Livia Conti e Jean-Pierre Zendri afferiscono ad INFN-Padova. Riccardo Ciolfi e Mario Spera sono associati ad INFN-Padova.
