Nel luglio del 2026, due team di ricerca indipendenti, uno del Mit e l’altro della Monash University, hanno fatto un importante annuncio sulla rinomata rivista Physical Review Letters.

I due team hanno presentato i risultati di un’analisi approfondita dei dati raccolti dagli interferometri Ligo, Virgo e Kagra. Esplorando le increspature dello spaziotempo causate dalle fusioni di buchi neri, gli scienziati hanno scoperto che questi enigmatici oggetti cosmici non si formano tutti allo stesso modo. In effetti, si suddividono in sottopopolazioni distinte, ognuna delle quali porta con sé le inconfondibili “impronte digitali” del proprio meccanismo di formazione.

Dalla storica rilevazione delle onde gravitazionali nel 2015, i rivelatori internazionali hanno catturato centinaia di segnali provenienti dagli scontri e dalle fusioni di buchi neri. Ogni evento è un tesoro di informazioni sulla massa e sullo spin (cioè la velocità e la direzione di rotazione) dei due buchi neri coinvolti nella fusione. Tuttavia, ricostruire la storia di questi buchi neri – come si sono formati e come sono finiti in un sistema binario – è sempre stato un vero enigma.

Alcuni buchi neri si formano quando stelle massicce giungono alla fine della loro vita, spesso dopo aver condiviso un’esistenza in coppia, mentre altri si incontrano per caso in ambienti stellari super densi e affollati, finendo per unirsi grazie alla loro gravità. Questi due percorsi evolutivi lasciano tracce sottilmente diverse nelle masse e negli spin finali. Individuare modelli generali analizzando centinaia di eventi è sempre stata una vera sfida.

I due nuovi studi hanno affrontato questa questione con approcci teorici distinti. Il team guidato da Cailin Plunkett del Mit ha creato un modello che si concentra su due parametri di spin ben misurabili, descrivendo come la rotazione del buco nero si allinei con il suo movimento orbitale. Dall’altra parte, il gruppo di Sharan Banagiri della Monash University in Australia ha scelto un approccio più flessibile, lasciando che i dati stessi rivelassero il numero di gruppi distinti, senza pregiudizi su uno specifico scenario di formazione. Nonostante le loro diverse origini, entrambi i team hanno raggiunto una conclusione simile: esiste una popolazione di buchi neri straordinariamente massicci – ognuno con una massa pari o superiore a 40 volte quella del nostro Sole – che si distingue nettamente dal resto.

Il team del Mit ha scoperto che questi “pesi massimi” presentano spin rapidi e orientamenti casuali, una caratteristica che suggerisce che non si siano formati dal collasso diretto di una singola stella, ma piuttosto attraverso fusioni precedenti. Anche i ricercatori australiani hanno notato una soglia di massa simile e spin elevati in questo gruppo, ma hanno avvertito di procedere con cautela nell’interpretazione dei dati. Questi risultati rappresentano una delle prove più solide finora raccolte dell’esistenza di buchi neri di “seconda generazione”: invece di formarsi dalla morte di una stella, questi oggetti nascono dalla fusione di due buchi neri già esistenti. Questa scoperta è fondamentale per comprendere come i buchi neri possano raggiungere masse che altrimenti sarebbero “proibite” dai modelli di evoluzione stellare e potrebbe persino fornire indizi su come si siano formati i buchi neri supermassicci al centro delle galassie.

Questi risultati si inseriscono nel contesto del recente Gravitational-Wave Transient Catalog 4.0 (GWTC-4), che ha aggiunto oltre cento nuovi eventi al catalogo di Ligo, Virgo e Kagra. Tra i segnali più insoliti figurano fusioni di buchi neri di massa eccezionale e oggetti in rotazione a velocità estreme, che rafforzano ulteriormente l’ipotesi delle fusioni gerarchiche. «Segnali inaspettati come questi ci ricordano che l’universo ha sempre qualcosa di sorprendente da rivelarci», ha commentato Filippo Santoliquido, ricercatore al Gran Sasso Science Institute.

Crediti: Ego/Virgo Collaboration – il rilevatore italiano di onde gravitazionali, Cascina (Pisa)

La crescente precisione dei rivelatori offre, inoltre, l’opportunità di mettere alla prova la Relatività Generale di Einstein in condizioni di gravità estrema: finora, a distanza di oltre un secolo dalla sua formulazione, la teoria ha superato ogni test con successo.

In alto: immagine generata dalla redazione utilizzando l’IA a scopo illustrativo

 

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