BUCHI NERI CHE SI SCONTRANO
Due buchi neri si scontrano e si fondono
La fusione di due buchi neri in un sistema binario emette energia che può essere rilevata sulla Terra dagli osservatori di onde gravitazionali. La collaborazione scientifica LIGO e la collaborazione VIRGO hanno annunciato fino ad oggi decine di rilevazioni fiduciose di tali fusioni. Ora, una delle domande principali che possiamo cercare di affrontare riguarda l'origine di questi buchi neri binari che si fondono: provengono da stelle binarie isolate o da ambienti stellari densi? La risposta potrebbe non essere così semplice.
Un recente studio pubblicato sull'Astrophysical Journal Letters, condotto da OzGrav Alumni (Monash University) Dr. Alejandro Vigna-Gómez - e attuale DARK Fellow presso il Niels Bohr Institute - mostra che alcuni buchi neri binari possono avere origine da sistemi stellari tripli. Un triplo sistema stellare è costituito da un binario interno e da un triplo compagno stellare che orbitano attorno ad esso. Se il binario interno è abbastanza vicino, può diventare un buco nero binario che si fonde rapidamente. Il prodotto di una fusione binaria di un buco nero è un singolo buco nero rotante. La fusione del buco nero binario interno trasforma il triplo sistema iniziale in un binario, che a sua volta potrebbe essere in grado di fondersi all'interno dell'era dell'Universo. Tuttavia, l'assemblaggio di questi sistemi tripli non è così semplice come sembra, poiché devono essere formati a basse metallicità.
Evoluzione temporale delle massicce triple stellari
I buchi neri formati come fusioni sequenziali sono etichettati "SM". In alto: il terziario esterno è la stella più massiccia del sistema e forma il primo buco nero in questo triplo. Il binario interno deve essere costituito da stelle compatte e il terziario può essere sia standard evolutivo che compatto. Al centro: tutte le stelle hanno masse simili. Queste triple possono portare a fusioni sequenziali solo se tutte le stelle sono compatte. GW170729 potrebbe aver sperimentato questa evoluzione. In basso: il terziario ha una massa significativamente inferiore a quella di una delle stelle binarie interne. Questa configurazione non porta a fusioni sequenziali e viene presentata solo per il completamento.
Gli astronomi considerano i metalli tutti gli elementi tranne l'idrogeno e l'elio. Gli ambienti a bassa metallicità sono quelli in cui l'idrogeno e l'elio compongono più del 99% circa della materia. Gli scienziati ritengono che le rare stelle compatte esistano in ambienti a bassa metallicità. In questi ambienti, la rotazione rapida e la miscelazione agitano il combustibile stellare e impediscono l'espansione delle stelle in evoluzione chimicamente omogenea. Inoltre, la metallicità aumenta con l'età dell'Universo, e quindi è più probabile che le stelle compatte si formino nel lontano passato.
Vigna-Gómez e collaboratori hanno studiato le proprietà di tali fusioni sequenziali binari di buchi neri e concludono che GW170729, uno dei segnali rilevati di una fusione binaria di buchi neri, potrebbe essere di origine tripla stellare. Il progenitore di GW170729 ha almeno un buco nero in rapida rotazione, plausibilmente derivante da una precedente fusione.
Inoltre, le masse sono coerenti con quelle di stelle in evoluzione chimicamente omogenea, e il tempo di formazione dedotto coincide con il tempo che impiegherebbe un sistema triplo per sperimentare due fusioni sequenziali. Le future osservazioni degli osservatori di onde gravitazionali aiuteranno a sondare ulteriormente questo canale di formazione e, più in generale, a comprendere l'origine delle fusioni binarie di buchi neri.
Buchi neri o stelle oscure?
Una nuova teoria propone che i buchi neri potrebbero non essere affatto neri. Secondo un nuovo studio, questi buchi neri potrebbero invece essere stelle oscure che ospitano la fisica esotica nel loro nucleo. Questa misteriosa nuova fisica può far sì che queste stelle oscure emettano uno strano tipo di radiazione; quella radiazione potrebbe a sua volta spiegare tutta la misteriosa materia oscura dell'universo, che tira su tutto ma non emette luce. Infatti grazie alla teoria della relatività generale di Einstein, che ci illustra come la materia deforma lo spazio-tempo, sappiamo che alcune stelle massicce possono collassare su se stesse a tal punto che continuano a collassare, restringendosi in un punto infinitamente piccolo - una singolarità.
Una volta che la singolarità si forma, si circonda di un orizzonte degli eventi. Questa è l'ultima strada a senso unico nell'universo. All'orizzonte degli eventi, l'attrazione gravitazionale del buco nero è così forte che per andarsene dovresti viaggiare più velocemente della luce. Poiché viaggiare più velocemente della velocità della luce è impossibile, tutto quello che oltrepassa questa soglia viene condannato per sempre. Gli astronomi hanno osservato l'atmosfera di una stella risucchiata in un buco nero. Hanno visto stelle orbitare attorno ai buchi neri. I fisici sulla Terra hanno sentito le onde gravitazionali emesse quando i buchi neri si scontrano. Abbiamo persino scattato una foto dell '"ombra" di un buco nero, il buco che si ritaglia dal bagliore del gas circostante. Ecco perchè le teorie sono in continua evoluzione e l'attuale comprensione dei buchi neri dovrà alla fine essere aggiornata o sostituita con qualcos'altro che possa spiegare cosa c'è al centro di un buco nero.
fonte: Astrophysical Journal Letters T.Rebagliato e A. Vigtna- Gomez
