LIGO si ripete: rivelate per la seconda (o terza?) volta le onde gravitazionali

Dopo la storica rivelazione delle onde gravitazionali associate a due buchi neri in procinto di fondersi, confermata ufficialmente lo scorso febbraio ma avvenuta il 14 settembre 2015, tutti sapevano che il vaso di Pandora era stato scoperchiato e che quell’evento sarebbe rimasto unico per poco tempo. Pochi, forse, avrebbero però sperato che nel momento in cui i ricercatori stavano effettuando tutte le conferme e i calcoli, l’esperimento LIGO aveva già rivelato altre onde gravitazionali.

Con la conferenza stampa del 15 giugno, il team di LIGO, a cui collabora anche l’esperimento italiano VIRGO, ha infatti confermato una seconda rivelazione di onde gravitazionali avvenuta il 26 dicembre 2015 alle ore 4:38:53 italiane (in pratica la sera di Natale negli Stati Uniti!), associate sempre a un sistema molto esotico, poco prima della sua fusione. Sebbene gli attori siano gli stessi, due buchi neri, e la fine la medesima, la trama che ha portato all’inevitabile fine, con associata l’emissione di onde gravitazionali, si è sviluppata in modo diverso rispetto all’evento osservato a settembre 2015.

Un video che mostra i due segnali rilevati a settembre e dicembre a confronto. Credit: Ligo

I due buchi neri di questa nuova danza cosmica ad altissima energia hanno una massa stimata di circa 14 e 8 masse solari, circa la metà dell’evento precedente, e distano da noi circa 1,4 miliardi di anni luce (!). La spirale mortale che li ha portati alla fusione ha generato onde gravitazionali più deboli, ma che sono state ricevute per più tempo, circa un secondo. Sembra poco, ma per l’Universo di queste estreme energie equivale ad aver osservato le ultime 55 orbite di questi due mostri celesti, contro le appena 10 del primo evento, con un’emissione di energia pari a quella contenuta in una massa solare.

Per capire l’incredibile energia emessa sotto forma di onde gravitazionali possiamo ricordarci la famosa equazione di Einstein: E = Mc^2 e sostituire la massa del Sole, pari a circa 2 x 10^30 kg, e la velocità della luce al quadrato, che è di 9 x 10^16 metri al secondo, tutto al quadrato. Il risultato è espresso in Joule ed è un numero che ha 47 zeri! Per confronto, una bomba atomica di media potenza ha un’energia di circa 10^11 Joule, 36 ordini di grandezza inferiore a quella emessa da questi due buchi neri in un secondo attraverso le onde gravitazionali. Quanti sono 36 ordini di grandezza in più? Sono miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di volte di più!

Per capire meglio, leggi lo speciale Onde Gravitazionali su Coelum 198

Anche in questo frangente le onde gravitazionali sono state ricevute da entrambe le stazioni LIGO, una in Lousiana e l’altra nello stato di Washington, e hanno provocato spostamenti periodici e infinitesimi dello spazio, di gran lunga inferiori al diametro di un atomo. Nonostante questa piccolissima distanza, le onde sono state rivelate con una confidenza di 5 sigma, ovvero il segnale associato a questo evento ha una probabilità di essere reale di oltre il 99,999%.

Questa nuova scoperta conferma che le onde gravitazionali sono ormai alla nostra portata e la loro osservazione ci aiuterà a capire molto delle proprietà e della distribuzione dei buchi neri di taglia stellare, oggetti impossibili da osservare in qualsiasi altro modo ma che alla luce di questo nuovo risultato potrebbero essere più abbondanti di quanto si pensasse. A confermare questa idea c’è anche un’altra probabile sorgente di onde gravitazionali, rivelata da LIGO il 10 ottobre 2015, meno di un mese dopo il primo segnale, che però è risultata troppo debole per poter essere confermata, sebbene l’idea è che si tratti di un altro sistema di due buchi neri che si sono fusi.

Alcuni ricercatori si sono addirittura spinti a ipotizzare che gran parte della materia oscura che permea l’Universo e che è circa 10 volte più abbondante di quella che possiamo osservare, potrebbe essere fatta di buchi neri, la cui origine risalirebbe ai primi istanti di vita dell’Universo. Come insaziabili divoratori, poi, molti sarebbero cresciuti mangiando grandi quantità di materia o attraverso fusioni, fino a raggiungere masse pari, o superiori, a quelle delle stelle più massicce che conosciamo.
Sono davvero tempi entusiasmanti per chi ha l’ambizione di scoprire e caratterizzare l’Universo invisibile, di certo la sfida scientifica più ambiziosa della nostra storia, fino a questo momento.

Per saperne di più:

• • Leggi su Physical Review Letters l’articolo “GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence“, delle LIGO Scientific Collaboration e Virgo Collaboration, è liberamente scaricabile
• • Leggi lo speciale Coelum Astronomia di Daniele Gasparri per capire cosa sono le onde gravitazionali, come si rilevano e che impatto avranno nella ricerca astronomica

Guarda l’animazione su INAF-TV:

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