Buchi neri scoperti da LIGO. LIGO e Virgo hanno rilevato una serie di buchi neri di massa stellare. All'estremità a bassa massa, fonti come il GW170608 recentemente annunciato, e anche GW151226, hanno masse paragonabili a quelle osservate nelle binarie a raggi X. Le sorgenti GW150914, GW170104, e GW170814 indicano una popolazione di massa più elevata che non era stata osservata prima di questi rilevamenti di onde gravitazionali. Questa figura mostra anche LVT151012, un evento candidato LIGO che era troppo debole per essere rivendicato in modo conclusivo come rilevamento. Credito:LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)
Gli scienziati alla ricerca di onde gravitazionali hanno confermato l'ennesimo rilevamento dal loro fruttuoso percorso di osservazione all'inizio di quest'anno. Soprannominato GW170608, l'ultima scoperta è stata prodotta dalla fusione di due buchi neri relativamente leggeri, 7 e 12 volte la massa del sole, a una distanza di circa un miliardo di anni luce dalla Terra. La fusione ha lasciato un buco nero finale 18 volte la massa del sole, il che significa che l'energia equivalente a circa 1 massa solare è stata emessa come onde gravitazionali durante la collisione.
Quest'evento, rilevato dai due rilevatori LIGO supportati da NSF alle 02:01:16 UTC dell'8 giugno, 2017 (o 22:01:16 il 7 giugno secondo l'ora legale degli Stati Uniti orientale), è stata in realtà la seconda fusione binaria di buchi neri osservata durante la seconda corsa di osservazione di LIGO da quando è stata aggiornata in un programma chiamato Advanced LIGO. Ma il suo annuncio è stato ritardato a causa del tempo necessario per comprendere altre due scoperte:un'osservazione a tre rivelatori LIGO-Virgo delle onde gravitazionali da un'altra fusione binaria di buchi neri il 14 agosto, e il primo rilevamento in assoluto di una fusione di stelle di neutroni binarie in onde luminose e gravitazionali il 17 agosto.
Un documento che descrive l'osservazione recentemente confermata, "GW170608:Osservazione di una coalescenza di un buco nero binario di 19 masse solari, " a cura di LIGO Scientific Collaboration e Virgo Collaboration è stato presentato a The Lettere per riviste astrofisiche ed è disponibile per la lettura su arXiv .
Una scoperta fortuita
Il fatto che i ricercatori siano stati in grado di rilevare GW170608 ha comportato un po' di fortuna.
Un mese prima di questo rilevamento, LIGO ha sospeso la sua seconda corsa di osservazione per aprire i sistemi del vuoto in entrambi i siti ed eseguire la manutenzione. Mentre i ricercatori di LIGO Livingston, in Louisiana, hanno completato la loro manutenzione ed erano pronti per l'osservazione dopo circa due settimane, LIGO Hanford, a Washington, incontrato ulteriori problemi che hanno ritardato il suo ritorno all'osservazione.
Il pomeriggio del 7 giugno (PDT), LIGO Hanford è stato finalmente in grado di rimanere online in modo affidabile e il personale stava facendo gli ultimi preparativi per "ascoltare" ancora una volta le onde gravitazionali in arrivo. Nell'ambito di questi preparativi, il team di Hanford stava effettuando regolazioni di routine per ridurre il livello di rumore nei dati dell'onda gravitazionale causato dal movimento angolare degli specchi principali. Per districare quanto questo movimento angolare ha influenzato i dati, gli scienziati hanno scosso leggermente gli specchi a frequenze specifiche. Pochi minuti dopo questa procedura, GW170608 è passato attraverso l'interferometro di Hanford, raggiungendo la Louisiana circa 7 millisecondi dopo.
Buco nero e massa di stelle di neutroni a confronto. Le masse dei resti stellari vengono misurate in molti modi diversi. Questo grafico mostra le masse dei buchi neri rilevate attraverso osservazioni elettromagnetiche (viola); i buchi neri misurati dalle osservazioni delle onde gravitazionali (blu); stelle di neutroni misurate con osservazioni elettromagnetiche (giallo); e le masse delle stelle di neutroni che si sono fuse in un evento chiamato GW170817, che sono stati rilevati nelle onde gravitazionali (arancione). GW170608 è la massa più bassa dei buchi neri LIGO/Virgo mostrati in blu. Le linee verticali rappresentano le barre di errore sulle masse misurate. Credito:LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern
LIGO Livingston ha rapidamente segnalato il possibile rilevamento, ma poiché si stava lavorando sul rilevatore di Hanford, il suo sistema di rilevamento automatico non è stato attivato. Sebbene la procedura in corso abbia influito sulla capacità di LIGO Hanford di analizzare automaticamente i dati in entrata, non ha impedito a LIGO Hanford di rilevare le onde gravitazionali. La procedura ha interessato solo una gamma di frequenze ristretta, così i ricercatori LIGO, avendo appreso della scoperta in Louisiana, erano ancora in grado di cercare e trovare le onde nei dati dopo aver escluso quelle frequenze. Per questa rilevazione, La Vergine era ancora in una fase di commissioning; ha iniziato a raccogliere dati il 1° agosto.
Altre informazioni sui buchi neri
GW170608 è la binaria di buchi neri più leggera che LIGO e Virgo hanno osservato - e quindi è uno dei primi casi in cui i buchi neri rilevati attraverso le onde gravitazionali hanno masse simili ai buchi neri rilevati indirettamente tramite radiazione elettromagnetica, come i raggi X.
Questa scoperta consentirà agli astronomi di confrontare le proprietà dei buchi neri ricavate dalle osservazioni delle onde gravitazionali con quelle dei buchi neri di massa simile precedentemente rilevati solo con studi a raggi X, e colma un collegamento mancante tra le due classi di osservazioni di buchi neri.
Nonostante le loro dimensioni relativamente ridotte, I buchi neri di GW170608 contribuiranno notevolmente al crescente campo dell'"astronomia multimessaggero, "dove astronomi delle onde gravitazionali e astronomi elettromagnetici lavorano insieme per saperne di più su questi oggetti esotici e misteriosi.
Qual è il prossimo
I rilevatori LIGO e Virgo sono attualmente offline per ulteriori aggiornamenti per migliorare la sensibilità. Gli scienziati prevedono di lanciare una nuova serie di osservazioni nell'autunno del 2018 anche se ci saranno occasionali esecuzioni di test durante le quali potrebbero verificarsi rilevamenti.
Gli scienziati di LIGO e Virgo continuano a studiare i dati del ciclo di osservazione dell'O2 completato, cercando altri eventi già "in lattina, " e si stanno preparando per la maggiore sensibilità prevista per la corsa osservativa autunnale di O3.
