Il numero di increspature dello spazio-tempo rilevate dagli osservatori terrestri è appena raddoppiato. Un nuovo catalogo scientifico pubblicato dalla collaborazione internazionale LVK mostra che l’universo è costantemente attraversato da onde gravitazionali prodotte da eventi estremi, come fusioni di buchi neri giganteschi e collisioni tra stelle di neutroni.
Le nuove osservazioni ampliano in modo significativo la nostra conoscenza dei fenomeni più violenti del cosmo, offrendo indizi su come si formano e si evolvono gli oggetti più massicci dell’universo.
La previsione di Einstein e la prima scoperta
Nel 1915 Albert Einstein prevedeva che gli oggetti più densi e massicci dell’universo, quando si scontrano, producono vibrazioni nel tessuto dello spazio-tempo. Questo tessuto, chiamato spacetime, unisce spazio e tempo in un’unica struttura a quattro dimensioni.
Per quasi un secolo questa previsione rimase solo teorica. Poi, il 14 settembre 2015, l’osservatorio LIGO registrò per la prima volta queste onde gravitazionali. Il segnale proveniva dalla fusione di due buchi neri situati a oltre 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra.
Da allora la ricerca ha fatto passi enormi. Oggi collaborano tre grandi rivelatori:
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LIGO negli Stati Uniti
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Virgo in Italia
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KAGRA in Giappone
Insieme formano la collaborazione scientifica LVK, dedicata allo studio delle onde gravitazionali.
Un universo pieno di collisioni cosmiche
Il nuovo catalogo, chiamato GWTC-4 (Gravitational Wave Transient Catalog 4), raccoglie 128 nuove sorgenti di onde gravitazionali. I dati provengono dalla quarta campagna osservativa degli strumenti LVK, condotta tra maggio 2023 e gennaio 2024.
Prima di questa pubblicazione, le prime tre campagne di osservazione avevano identificato circa 90 possibili eventi. Il nuovo catalogo quindi più che raddoppia il numero di segnali conosciuti.
E potrebbe non essere finita: circa 170 ulteriori segnali rilevati non sono ancora stati inclusi nel catalogo ufficiale e potrebbero essere analizzati in futuro.
Secondo Lucy Thomas del California Institute of Technology, ogni nuova osservazione rappresenta un passo avanti nella comprensione dell’universo.
“Ogni rilevazione di onde gravitazionali aggiunge un nuovo pezzo al puzzle cosmico. Solo poco più di dieci anni fa tutto questo sembrava impossibile.”
Eventi estremi: buchi neri giganteschi e rotazioni velocissime
Uno degli aspetti più sorprendenti del catalogo GWTC-4 è la grande varietà di eventi osservati.
Tra i segnali registrati ci sono:
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fusioni tra buchi neri enormi, con masse fino a 130 volte quella del Sole
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collisioni “sbilanciate”, in cui i due buchi neri hanno masse molto diverse
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buchi neri che ruotano a velocità estreme, fino al 40% della velocità della luce
Secondo gli scienziati, molte di queste caratteristiche indicano che alcuni buchi neri potrebbero essere il risultato di fusioni precedenti. Questo suggerisce l’esistenza di catene di collisioni cosmiche, attraverso cui gli oggetti crescono progressivamente fino a diventare giganteschi.
Il ricercatore del MIT Massachusetts Institute of Technology Salvatore Vitale ha osservato che i dati indicano anche una possibile differenza nel comportamento dei buchi neri nel tempo.
I buchi neri che si sono fusi nelle prime epoche dell’universo potrebbero aver avuto rotazioni più elevate rispetto a quelli osservati in tempi cosmici più recenti.
Fusioni tra buchi neri e stelle di neutroni
Il catalogo include anche due nuovi eventi misti, in cui una stella di neutroni si è scontrata con un buco nero.
Queste collisioni sono particolarmente importanti perché permettono di studiare le proprietà della materia estremamente densa, oltre a produrre onde gravitazionali rilevabili anche a enormi distanze.
Secondo Daniel Williams dell’University of Glasgow, il catalogo mostra come gli astronomi stiano ampliando rapidamente l’esplorazione dell’universo gravitazionale.
“Stiamo esplorando una gamma completamente nuova di buchi neri: più massicci, più veloci e più estremi.”
Rivelatori sempre più sensibili
Le nuove osservazioni dimostrano anche quanto siano diventati potenti gli strumenti di rilevazione.
Alcuni eventi di fusione tra stelle di neutroni sono stati osservati fino a un miliardo di anni luce di distanza, mentre alcune collisioni tra buchi neri provengono da circa 10 miliardi di anni luce.
Questi dati permettono agli scienziati di testare con sempre maggiore precisione la teoria della relatività generale di Einstein.
Come spiega Aaron Zimmerman dell’University of Texas, i buchi neri rappresentano uno dei laboratori naturali più estremi dell’universo.
“Quando vogliamo testare una teoria fisica, dobbiamo osservare le condizioni più estreme possibili. È lì che una teoria può fallire o rivelare nuove scoperte.”
Finora la relatività generale ha superato ogni verifica. Tuttavia, l’enorme quantità di dati raccolti negli ultimi anni richiede modelli teorici sempre più precisi.
I risultati della collaborazione LVK saranno pubblicati in una prossima edizione speciale della rivista scientifica The Astrophysical Journal Letters.
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