Realizzata una nuova simulazione che mostra come le collisioni stellari nutrono i buchi neri massicci. I ricercatori del team Demoblack dell’Università di Padova hanno utilizzato una serie di simulazioni idrodinamiche che mostrano cosa accade durante uno scontro tra astri giganti. Demoblack è un team di ricerca dedicato allo studio della formazione di sistemi binari di buchi neri che ha sede presso l’Osservatorio Astronomico di Padova dell’Inaf.
L’astrofisica Michela Mapelli, autrice dello studio, illustrerà il funzionamento della simulazione nel corso della prossima sessione dell’Aps April Meeting 2022, l’11 aprile.
Il modello Mapelli proverà a rispondere a uno dei quesiti più interessanti dell’astronomia multimessaggera: come è avvenuto lo scontro tra i due buchi neri distanti che hanno prodotto Gw190521, una potente onda gravitazionale rilevata nel 2019 dagli osservatori Ligo e Virgo.
Nel dettaglio, Gw190521 è stato individuato tra due buchi neri progenitori, con masse pari a 85 e 66 quella del Sole. La loro collisione ha dato origine a un buco nero residuo, 140 volte più massiccio del Sole.
Mapelli e i suoi collaboratori avevano inizialmente previsto che le collisioni stellari avrebbero potuto portare alla formazione di buchi neri circa un anno prima dell’annuncio di Ligo-Virgo. Tuttavia, la simulazione idrodinamica è stata eseguita solo dopo aver scoperto maggiori dettagli sul segnale.
Secondo quanto emerge dallo studio, il buco nero 140 volte più massiccio del Sole potrebbe essere prodotto dallo scontro tra due grandi stelle, situate all’interno di un ‘vivaio’. Nello specifico, il lavoro del team padovano descrive per la prima volta la collisione tra due astri massicci, un fenomeno che non era mai stato studiato in precedenza.
Nel corso del meeting dell’Aps, Mapelli descriverà i processi dinamici che potrebbero essere alla base della formazione di enormi buchi neri binari, all’interno di giovani ammassi stellari. La simulazione inizia con due stelle: la prima fa parte della sequenza principale, è fisicamente non evoluta ed è circa 40 volte più massiccia del Sole. L’altra è più vecchia, pari a 60 masse solari, e ha un nucleo compatto di elio.
Secondo alcune ipotesi, questi oggetti potrebbero collassare in un buco nero con più di 50 masse solari e questo, a sua volta, potrebbe formare buchi neri binari. Questo tipo di scambi e collisioni stellari può creare buchi neri binari con una massa superiore a 40 soli. Ripetuti scontri e fusioni potrebbero produrre buchi neri di masse molto più elevate, che vanno da circa 100 a 10.000 volte quella solare.
«Non siamo sicuri che la nostra simulazione possa escludere le altre teorie postulate finora sull’evento Gw190521 – conclude Mapelli – probabilmente dobbiamo considerale tutte insieme, per poter avere un quadro completo di tutto il fenomeno».
Immagine:rappresentazione artistica di un buco nero. Credit: Zdeněk Bardon / Eso
