Segnale gravitazionale insolito rilevato da una strana coppia di buchi neri

Segnale gravitazionale insolito rilevato da una strana coppia di buchi neri
Segnale gravitazionale insolito rilevato da una strana coppia di buchi neri
Anonim

Per la prima volta, gli astrofisici sono riusciti a rilevare le onde gravitazionali dalla fusione di un buco nero binario con masse disuguali. Il protocollo di osservazione è pubblicato sul sito web del progetto LIGO.

Le collaborazioni LIGO e Virgo stanno cercando onde gravitazionali cosmiche da collisioni di buchi neri. Poco più di un anno fa, il 12 aprile 2019, gli scienziati di queste collaborazioni hanno scoperto onde gravitazionali che si propagano nello spazio-tempo dalla collisione di due buchi neri situati a una distanza di 2,4 miliardi di anni luce dalla Terra.

Attualmente, la registrazione delle onde gravitazionali in sé non è più qualcosa di insolito. Ma in questo caso, la loro fonte era un evento che gli astronomi non hanno mai visto.

Se prima le onde provenivano sempre da due buchi neri di massa approssimativamente uguale, 20-40 volte la massa del Sole, allora il segnale GW 190412 veniva ricevuto da un sistema binario di buchi neri di non equilibrio, uno dei quali era di 29,7 masse solari, e il l'altro era in tre volte meno - solo 8, 4. A proposito, questo è il più piccolo dei buchi neri scoperti finora.

"Nessuna di queste masse è sorprendente in sé e per sé. Sappiamo che i buchi neri hanno quelle dimensioni. La novità è il rapporto di massa", spiega uno degli autori della scoperta, l'astronomo Christopher Berry della Northwestern University, in un post sul blog. negli Stati Uniti "Questa osservazione ci consente di testare le nostre previsioni per i segnali delle onde gravitazionali ed è un altro pezzo del puzzle di come si formano i buchi neri binari".

È interessante notare che la fusione di un tale sistema con due dimensioni nettamente diverse di buchi neri ha prodotto un segnale gravitazionale più lungo di qualsiasi altra fusione di buchi neri. Ciò era dovuto al fatto che l'evento GW 190412 ha prodotto due diverse frequenze di onde che si propagano simultaneamente, cosa che non si osserva quando si fondono buchi neri con approssimativamente la stessa massa.

La presenza di onde di diversa frequenza ha permesso agli autori di effettuare un'ulteriore verifica della teoria della relatività generale. Hanno diviso il segnale dell'onda gravitazionale in parti precedenti e successive e hanno usato equazioni per calcolare la seconda parte del segnale di ciascuna metà. I calcoli coincidono completamente con le osservazioni, il che costituisce una delle conferme più significative della teoria della relatività generale di Einstein fino ad oggi.

La grande differenza nelle masse dei buchi neri in un sistema binario ha permesso agli scienziati di misurare con maggiore precisione alcune delle proprietà astrofisiche del sistema.

"Questa grande differenza di massa significa che possiamo misurare più accuratamente diverse proprietà del sistema: la sua distanza da noi, l'angolo con cui lo guardiamo e la velocità di rotazione di un buco nero pesante attorno al suo asse", l'Istituto ha detto in un comunicato la fisica gravitazionale della Max Planck Society di Hannover, in Germania, parole del dipendente dell'istituto che ha preso parte allo studio, Roberto Cotesta.

L'elevata velocità di rotazione di un foro pesante, secondo gli scienziati, serve da indizio sulla questione della formazione di un sistema così insolito. I modelli astrofisici suggeriscono che la formazione di buchi neri binari si verifica quando ciascuna delle stelle del sistema stellare binario collassa in un buco nero, quindi non possono creare buchi neri binari con grandi discrepanze di massa.

La rapida rotazione del buco nero più grande suggerisce che potrebbe essersi fuso con altri buchi neri in precedenza, prima dell'evento GW 190412. È possibile che gli scienziati stiano ora osservando un residuo di questo sistema stellare triplo o quadruplo.

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