SOLUZIONE ASTROQUIZ 17: lo scontro tra due buchi neri

Mega ciao!

Dalle vostre risposte mi sono resa conto di avervi fatto un quiz troppo facile, comunque vediamo subito la

SOLUZIONE ASTROQUIZ 17

Vi avevo chiesto cosa succede quando due buchi neri si scontrano. La risposta corretta è: si fondono tra di loro in un buco nero più massiccio. Questo fenomeno è stato osservato per la prima volta grazie a LIGO, il rivelatore di onde gravitazionali, nel 2015. Questa scoperta è stata veramente eccezionale! Pensate che le onde gravitazionali erano state teorizzate da zio Albert Einstein nel lontano 1915, ma ci sono voluti 100 anni per avere la tecnologia abbastanza avanzata da riuscire a rivelarle. Per questo dobbiamo ringraziare il Prof. Kip Thorne #sempresialodato, che con il suo team in 30 anni di lavoro è riuscito a nell’impresa. Ma perchè due buchi neri si fondono e cosa resta dopo la fusione? I buchi neri si possono trovare legati gravitazionalmente l’uno all’altro in sistemi binari. Nel sistema i due oggetti orbitano attorno al centro di massa, ma possono perdere momento angolare quindi le orbite si stringono e i due oggetti spiraleggiano l’uno verso l’altro. Ad un certo punto si scontrano e si fondono in un buco nero più grande, emettendo onde gravitazionali, cioè delle perturbazioni della metrica dello spazio-tempo che si propagano nell’universo sotto forma di onde. La cosa interessante è che la somma delle masse dei due buchi neri di partenza è superiore rispetto a quella del buco nero risultante. Questo perchè parte della massa viene rilasciata nello spazio sotto forma di energia, in particolare come onde gravitazionali. Come mai? Ce lo dice di nuovo zio Albert Einstein. Massa ed energia sono la stessa cosa! Questo concetto è espresso dalla famosissima formula:E = m*c^2dove E è l’energia, m è la massa dell’oggetto e c è la velocità della luce.Pensate che la prima fusione di buchi neri osservata con LIGO ha coinvolto due oggetti di 29 e 36 masse solari. Il buco nero risultante era di 62 masse solari, quindi 3 masse solari sono state espulse come onde gravitazionali. Questa è una quantità di energia enorme! Ma se l’energia è così grande perchè ci sono voluti 100 anni per riuscire a scoprirle fisicamente? Semplicemente perchè l’ampiezza delle onde è di una parte su 10^(-21), cioè 0.000000000000000000001.

La settimana scorsa è uscita una notizia pazzesca! E’ stata rivelata un’onda gravitazionale proveniente dalla fusione di due buchi neri di rispettivamente di 85 e 66 masse solari. Il buco nero risultante è di circa 142 masse solari! Questa è la prima osservazione confermata di un buco nero di massa intermedia. Questi oggetti hanno masse comprese tra le 100 e le 100000 masse solari e rappresentano il tassello mancante per capire la formazione dei buchi neri supermassicci. Infatti, sappiamo che i buchi neri supermassicci che si trovano al centro delle galassie hanno masse superiori a 1 milione di masse solari. Però non esiste nessuna stella che possa raggiungere una massa del genere. Quindi si è ipotizzato che i buchi neri supermassicci possano formarsi dalla fusione di buchi neri di massa intermedia. Il problema è che, fino alla settimana scorsa, le prove dell’esistenza di questi oggetti erano ben poche. Infatti con i telescopi che analizzano dati a diverse lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico possiamo ottenere solo dei limiti sulla massa degli oggetti che osserviamo, non la certezza assoluta. La cosa fenomenale delle onde gravitazionali è che permettono di calcolare con precisione grandiosa le masse degli oggetti di partenza e di quello risultante.

Quindi finalmente abbiamo la prova assoluta: i buchi neri di massa intermedia esistono!

Boom!

Quanto mi gasano queste notizie!

A presto!

Sara

Simulazione numerica della fusione di due buchi neri consistente con il segnale GW190521, che ha confermato l’esistenza dei buchi neri di massa intermedia (Image Credits: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno, Max Planck Institute for Gravitational Physics)