Lontano dalla terra, due buchi neri orbitano l'uno intorno all'altro, onde propaganti che piegano il tempo e lo spazio. L'esistenza di tali onde - onde gravitazionali - fu predetta per la prima volta da Albert Einstein oltre un secolo fa sulla base della sua Teoria della Relatività Generale. E come sempre, Einstein aveva ragione.

Ma ci è voluto fino al 2015 perché il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory rilevasse per la prima volta le onde gravitazionali, risultati che hanno fruttato al team LIGO il Premio Nobel per la fisica due anni dopo. Oltre all'onda d'urto che questa scoperta ha inviato alla comunità scientifica, ha anche fornito ai ricercatori il nuovo campo dell'astronomia delle onde gravitazionali. Ma come con molte scoperte, per ogni mistero risolto, sono sorte nuove domande.

Uno di questi nuovi enigmi:come hanno avuto origine quei buchi neri che inducono le onde gravitazionali? Scrivere sul diario Lettere di revisione fisica , Joseph Fedrow dello Yukawa Institute for Theoretical Physics dell'Università di Kyoto, in collaborazione con l'International Research Unit for Advanced Future Studies, ha determinato come potrebbero apparire le onde gravitazionali se due buchi neri si formassero all'interno di un massiccio, stella che crolla.

"Sebbene le onde gravitazionali ci abbiano permesso di rilevare direttamente i buchi neri per la prima volta, non conosciamo ancora le origini esatte di questi particolari buchi neri, " spiega Fedrow. "Un'idea è che questi buchi neri si siano formati durante la frammentazione dinamica del nucleo interno di una stella morente in fase di collasso gravitazionale". secondo Fedrow, potrebbe aver fatto sì che due dei frammenti diventassero buchi neri e orbitino l'uno intorno all'altro nei resti dell'ambiente stellare.

Per testare questa proposta, il team ha utilizzato supercomputer e gli strumenti della relatività numerica per creare un modello di due buchi neri in tali ambienti. E dopo molte lunghe ore di calcolo, l'output è stato confrontato con i dati osservativi di LIGO. "I nostri risultati sono stati misurabilmente diversi, mostrando che se i buchi neri si formano in un'alta densità, ambiente stellare, quindi il tempo necessario per la loro fusione si accorcia. Se la densità viene abbassata a livelli più simili al vuoto, quindi le onde gravitazionali risultanti corrispondono a quelle dell'evento osservato."

Oltre a far luce sulla dinamica dei buchi neri binari, questi risultati confermano che le prime onde rilevate da LIGO provenivano da buchi neri in una regione vuota dello spazio. "In questo emozionante, nuova era dell'astronomia delle onde gravitazionali, non sappiamo cosa troveremo, o dove ci porterà, " conclude Fedrow. "Ma il nostro lavoro qui aiuterà a illuminare sentieri non battuti, e fai risplendere una luce sugli oggetti più oscuri dell'universo."