Dopo aver condotto una sorta di inventario cosmico per calcolare e classificare i buchi neri dei resti stellari, astronomi dell'Università della California, Irvine ha concluso che ci sono probabilmente decine di milioni di enigmatici, oggetti oscuri nella Via Lattea - molto più del previsto.

"Pensiamo di aver dimostrato che ci sono fino a 100 milioni di buchi neri nella nostra galassia, " ha detto il presidente dell'UCI e professore di fisica e astronomia James Bullock, coautore di un articolo di ricerca sull'argomento nel numero attuale di Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .

Il censimento celeste dell'UCI è iniziato più di un anno e mezzo fa, poco dopo la notizia che il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, o LIGO, aveva rilevato increspature nel continuum spazio-temporale create dalla lontana collisione di due buchi neri, ciascuno delle dimensioni di 30 soli.

"Fondamentalmente, il rilevamento delle onde gravitazionali è stato un grosso problema, poiché era una conferma di una previsione chiave della teoria della relatività generale di Einstein, " ha detto Bullock. "Ma poi abbiamo esaminato più da vicino l'astrofisica del risultato effettivo, una fusione di due buchi neri di 30 masse solari. È stato semplicemente sbalorditivo e ci ha fatto chiedere, 'Quanto sono comuni i buchi neri di queste dimensioni, e quanto spesso si uniscono?'"

Ha detto che gli scienziati presumono che la maggior parte dei buchi neri residui stellari - che risultano dal collasso di stelle massicce alla fine della loro vita - avranno all'incirca la stessa massa del nostro sole. Per vedere le prove di due buchi neri di tali proporzioni epiche che alla fine si unirono in una collisione catastrofica, alcuni astronomi si grattarono la testa.

Il lavoro di UCI era un'indagine teorica sulla "stranezza della scoperta di LIGO, " ha detto Bullock. La ricerca, guidato dal dottorando Oliver Elbert, è stato un tentativo di interpretare le rilevazioni delle onde gravitazionali attraverso la lente di ciò che è noto sulla formazione delle galassie e di formare un quadro per comprendere eventi futuri.

"Sulla base di ciò che sappiamo sulla formazione stellare in galassie di diverso tipo, possiamo dedurre quando e quanti buchi neri si sono formati in ogni galassia, " disse Elbert. "Le grandi galassie ospitano stelle più vecchie, e ospitano anche buchi neri più vecchi."

Secondo il coautore Manoj Kaplinghat, Professore UCI di fisica e astronomia, il numero di buchi neri di una data massa per galassia dipenderà dalle dimensioni della galassia.

Il motivo è che le galassie più grandi hanno molte stelle ricche di metalli, e le galassie nane più piccole sono dominate da grandi stelle di bassa metallicità. Stelle che contengono molti elementi più pesanti, come il nostro sole, hanno versato molta di quella massa sulle loro vite. Quando arriva il momento di finire tutto in una supernova, non c'è più tanta materia da crollare su se stessa, con conseguente buco nero di massa inferiore. Le grandi stelle con un basso contenuto di metalli non perdono gran parte della loro massa nel tempo, così quando uno di loro muore, quasi tutta la sua massa finirà nel buco nero.

"Abbiamo una conoscenza abbastanza buona della popolazione complessiva delle stelle nell'universo e della loro distribuzione di massa quando nascono, quindi possiamo dire quanti buchi neri dovrebbero essersi formati con 100 masse solari contro 10 masse solari, " ha detto Bullock. "Siamo stati in grado di calcolare quanti grandi buchi neri dovrebbero esistere, e alla fine sono stati milioni, molto più di quanto mi aspettassi."

Inoltre, per far luce sui fenomeni successivi, i ricercatori dell'UCI hanno cercato di determinare la frequenza con cui i buchi neri si verificano in coppia, quante volte si uniscono, e quanto tempo ci vuole. Si sono chiesti se i buchi neri di 30 massa solare rilevati da LIGO siano nati miliardi di anni fa e abbiano impiegato molto tempo per fondersi o se siano nati più di recente (negli ultimi 100 milioni di anni) e si siano fusi poco dopo.

"Mostriamo che solo lo 0,1-1 percento dei buchi neri formati devono fondersi per spiegare cosa ha visto LIGO, " Kaplinghat ha detto. "Naturalmente, i buchi neri devono avvicinarsi abbastanza da fondersi in un tempo ragionevole, che è un problema aperto".

Elbert said he expects many more gravitation wave detections so that he and other astronomers can determine if black holes collide mostly in giant galaxies. Quella, Egli ha detto, would tell them something important about the physics that drive them to coalesce.

According to Kaplinghat, they may not have to wait too long, relatively speaking. "If the current ideas about stellar evolution are right, then our calculations indicate that mergers of even 50-solar-mass black holes will be detected in a few years, " Egli ha detto.