Recenti osservazioni di una fusione tra buco nero e stella di neutroni hanno ribaltato le ipotesi su come si svolgono questi eventi cosmici estremi. Gli scienziati che hanno analizzato le onde gravitazionali dell’evento, denominato GW200105, hanno scoperto che i due resti stellari si muovevano insieme a spirale in un’orbita ovale, anziché circolare prima di collidere, una scoperta che mette in discussione i modelli esistenti di formazione ed evoluzione del sistema binario.
La scoperta e le sue implicazioni
La fusione, rilevata dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) e da Virgo a una distanza di circa 910 milioni di anni luce, ha prodotto un nuovo buco nero circa 13 volte la massa del nostro sole. I ricercatori dell’Università di Birmingham hanno sviluppato un nuovo modello di onde gravitazionali per ricostruire le orbite degli oggetti in collisione. Questa analisi ha rivelato una significativa mancanza di precessione —oscillazione—nei momenti precedenti la fusione, indicando un’orbita eccentrica ed ellittica.
Questa è la prima volta che tali caratteristiche orbitali vengono misurate in un sistema misto buco nero-stella di neutroni. Le implicazioni sono sostanziali: le stime precedenti delle masse degli oggetti progenitori erano probabilmente imprecise, con analisi precedenti che suggerivano un buco nero più piccolo (circa 9 masse solari) e una stella di neutroni di massa inferiore (circa 2 masse solari).
L’influenza di un terzo corpo?
L’orbita ellittica suggerisce che il sistema binario non si è formato isolatamente. Invece, probabilmente ha interagito gravitazionalmente con altre stelle o con un terzo oggetto compagno. Secondo Patricia Schmidt, membro del team dell’Università di Birmingham, “L’orbita rivela il gioco… La sua forma ellittica mostra che questo sistema non si è evoluto silenziosamente ma è stato quasi certamente modellato dalle interazioni gravitazionali”.
Perché è importante
Questi risultati evidenziano gli ambienti complessi e caotici in cui si formano i buchi neri e le stelle di neutroni. In precedenza, per tali sistemi si presumeva che esistessero orbite circolari, il che portava a sottostimare le masse dei buchi neri. La scoperta di orbite eccentriche suggerisce un luogo di nascita comune in densi ammassi stellari dove si verificano frequenti interazioni gravitazionali. Come nota Gonzalo Morras dell’Universidad Autónoma de Madrid, questa è “una prova convincente che non tutte le coppie stella di neutroni-buco nero condividono la stessa origine”.
L’osservazione sottolinea i limiti degli attuali modelli teorici e punta verso la necessità di simulazioni raffinate che tengano conto delle interazioni multi-corpo in ambienti astrofisici estremi. Ciò affinerà la nostra comprensione di come queste potenti fusioni influenzano l’evoluzione delle galassie e la distribuzione degli elementi pesanti nell’universo.
