Cos’è? Gli scienziati sono abituati a farsi domande e cercare le risposte. Ma a volte possono soltanto restare sorpresi e continuare a cercarle. Il campo è quello dell’astrofisica e l’eccezionale osservazione potrebbe nascondere una scoperta straordinaria. Il segnale arrivato a Terra il 14 agosto 2019 dalle onde gravitazionali indica un oggetto misterioso e dalla massa insolita che circa 800 milioni di anni fa si è fuso con un buco nero. Descritto su The Astrophysical Journal Letter, il segnale è stato catturato dai rivelatori Advanced Virgo, dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo (Eso) e al quale l’Italia collabora con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), e Advanced Ligo, negli Stati Uniti. Perché gli scienziati sono sorpresi? Perché questo oggetto cosmico ha una massa insolita, pari a 2,6 volte quella del Sole, si è fuso con un buco nero dalla massa superiore di 23 volte quella solare e il risultato è stata la formazione di un buco nero dalla massa di circa 25 volte quella del Sole.
Un’altra particolarità di questo evento è il rapporto, mai osservato fino ad oggi, tra le masse dei due oggetti astrofisici: uno è circa 9 volte più pesante dell’altro. La rivelazione di queste nuove classi di eventi – spiega in una nota l’Infn – spinge anche i modelli teorici e gli strumenti di analisi ai loro limiti. Il segnale associato a questa strana fusione è stato chiaramente rivelato dai tre strumenti e, grazie al ritardo tra i tempi di arrivo del segnale sui diversi rivelatori distanti l’uno dall’altro (i due LIGO si trovano nello Stato di Washington e in Lousiana e Virgo in Italia), gli scienziati delle collaborazioni sono stati in grado di localizzare la sorgente dell’onda all’interno di un’area di circa 19 gradi quadrati.
“Ancora una volta le osservazioni delle onde gravitazionali contribuiscono a far luce su aspetti ignoti del nostro universo: l‘oggetto più leggero in questo sistema binario ha una massa mai osservata finora“, rileva il responsabile della collaborazione Virgo, Giovanni Losurdo, dell’Infn. È infatti una massa intermedia fra quella della stella di neutroni più pesante e quella del buco nero più leggero mai osservati: un intervallo che costituisce l’area grigia che gli astrofisici chiamano mass gap e che da tempo è un vero e proprio rompicapo. Per molto tempo la mancanza di osservazioni di oggetti compatti con masse che vanno da 2,5 a 5 masse solari ha lasciato gli astrofisici perplessi. Questa misteriosa “area grigia” è un intervallo di masse apparentemente troppo leggere per un buco nero e troppo pesanti per una stella di neutroni. Sia le stelle di neutroni che i buchi neri si formano quando stelle molto massicce esauriscono il loro combustibile nucleare ed esplodono come supernovae. Ciò che rimane dipende da quanto resta del nucleo della stella. I nuclei più leggeri tendono a formare stelle di neutroni, mentre quelli più pesanti collassano in buchi neri. Capire se il mass gap effettivamente esiste e perché è un rompicapo per gli scienziati da lungo tempo.
Non appena i ricercatori degli osservatori Ligo e Virgo hanno ricevuto il segnale, hanno allertato gli astronomi di tutto il mondo e molti telescopi, terrestri e spaziali, sono stati puntati sulla zona di provenienza del segnale per osservare quella porzione di cielo con altri tipi di segnali, primo fra tutti la luce visibile. È stato però inutile, probabilmente perché l’evento è avvenuto a una grande distanza e perché se il piccolo oggetto fosse stato una stella di neutroni, il buco nero nove volte più massiccio l’avrebbe ‘ingoiata in un sol boccone’ senza emettere luce. Nessuno ha raccolto alcun segnale, diversamente dalla famosa fusione di due stelle di neutroni, rivelata nell’agosto 2017, che ha dato vita alla cosiddetta astronomia multimessaggera.
La scoperta è una sfida per gli astrofisici e dimostra che è ancora poco quello che si sa sulla storia dell’universo e la sua evoluzione. Alcune risposte potrebbero arrivare proprio da Virgo e dai due rivelatori dell’osservatorio Ligo, che “a breve entreranno in una nuova fase del loro programma di miglioramento”, ha detto Viviana Fafone, responsabile nazionale di Virgo per l’Infn. “Questo – ha aggiunto – consentirà di osservare un numero sempre maggiore di sorgenti. Le future osservazioni con la rete di interferometri potenziata e possibilmente con altri telescopi potrebbero catturare eventi simili e aiutarci a rispondere alle numerose domande sollevate dalla rivelazione di GW190814”.
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