Scoperte…
Nello spazio nessuno ti può sentire urlare, ma – se ti consola – puoi sentire il “suono” che producono due buchi neri in collisione. Un articolo pubblicato oggi, 24 giugno, su Nature da un team di ricercatori dell’Australian National University e del Perimeter Institute (Canada) spiega non solo come sia possibile, ma anche come possa svelarci i segreti più intimi della gravità estrema.
La traccia diretta della geometria dello spaziotempo viaggia attraverso l’universo sotto forma di onde gravitazionali, captate dai grandi interferometri come Ligo, Virgo e Kagra. Lo studio in questione si è concentrato su un evento specifico: Gw 250114.
«Abbiamo studiato il segnale proveniente da un sistema binario di buchi neri più intenso mai osservato fino ad oggi, circa tre volte più forte del primo storico rilevamento avvenuto un decennio fa», dice Ling Sun dell’Australian National University, coautrice dello studio. «La nostra analisi dimostra che questo segnale eccezionale può essere utilizzato come potente strumento per indagare l’orizzonte degli eventi del buco nero residuo, consentendoci di misurarne due proprietà fondamentali: la frequenza di rotazione e la gravità superficiale».
Un buco nero rotante (anche detto di Kerr) è descritto da due parametri principali: lo spin e la gravità superficiale. La determinazione precisa di questi ultimi rappresenta un obiettivo di primaria importanza per l’astrofisica contemporanea. Risulta quindi fondamentale comprendere le metodologie attraverso cui tali parametri fisici possano essere dedotti dall’analisi dei segnali gravitazionali emessi durante un merging di buchi neri.
Quando due buchi neri si fondono, creano un unico, nuovo buco nero temporaneamente deformato. Nel tentativo di assestarsi nella sua forma finale, esso “vibra” violentemente, scuotendo il tessuto dello spaziotempo ed emettendo radiazioni gravitazionali. L’equazione di Teukolsky, che descrive questo fenomeno, mostra che il segnale emesso si divide in tre fasi temporali distinte.
La primissima radiazione a raggiungere i nostri strumenti è la cosiddetta onda diretta (direct wave). È una fase fugace, che dipende fortemente da come è avvenuto l’impatto originario, e viaggia verso di noi in linea retta senza subire distorsioni dallo spaziotempo circostante. Subito dopo, il segnale viene dominato dai quasi-normal modes, oscillazioni smorzate che dipendono esclusivamente dalla massa e dallo spin del buco nero. Infine, il segnale sfuma in lunghe code (late-time tails), echi dovuti alla curvatura dello spaziotempo che “rimbalza” le onde a grande distanza.
Per semplificare, il sistema è disegnato come una piccola “particella” (uno dei buchi neri) che precipita a spirale dentro un buco nero più grande. L’immagine mostra come l’impatto generi diversi tipi di segnale: le “onde dirette” (frecce nere) che fuggono dritte verso di noi superando la barriera gravitazionale (in rosso), e le onde di assestamento “late-time tails” (frecce arancioni), generate dalla vibrazione dello spaziotempo stesso. Crediti: Neil Lu et al., Nature, 2026
Il contributo più significativo degli autori della ricerca risiede nell’analisi del complesso segnale associato all’evento Gw 250114, che ha consentito di estrarre e isolare la componente iniziale di debole intensità, nota come direct wave.
«Queste misurazioni rappresentano un primo passo verso future verifiche della relatività generale mediante onde dirette», dice il primo autore dello studio,
La nuova tecnica analitica sviluppata dal team consentirà finalmente agli astrofisici di testare l’intensità della gravità a ridosso dell’orizzonte degli eventi. Permetterà inoltre di studiare fenomeni estremi come il frame-dragging, il fenomeno per cui un buco nero rotante trascina letteralmente con sé il tessuto dello spaziotempo, dando così origine a un ambiente in cui nessun oggetto o sistema di riferimento può mantenere uno stato di quiete rispetto a un osservatore infinitamente distante.