Le onde gravitazionali possono essere prodotte nel cuore della galassia, afferma un nuovo studio condotto da Ph.D. studente Joseph Fernandez alla Liverpool John Moores University. Espone il lavoro in una presentazione il 3 aprile alla Settimana europea dell'astronomia e delle scienze spaziali a Liverpool.

Le onde gravitazionali sono piccole increspature nello spazio-tempo che si diffondono in tutto l'universo. Quando c'è un cambiamento nella pressione dell'aria sulla Terra, questo cambiamento si sposta verso l'esterno sotto forma di onde sonore. Analogamente, quando coppie di oggetti compatti come buchi neri o stelle di neutroni formano binari e ruotano l'uno intorno all'altro, il campo gravitazionale intorno a loro cambia, producendo onde gravitazionali che si spostano anche verso l'esterno.

Questo fenomeno fu predetto da Albert Einstein nel 1915. Si prevedeva che l'ampiezza di queste increspature fosse così piccola che Einstein pensò che non sarebbero mai state rilevate. Tuttavia nel 2015, un secolo dopo aver fatto la previsione, le onde gravitazionali sono state osservate direttamente per la prima volta

Questi hanno avuto origine da una coppia di buchi neri di massa stellare (circa 30 volte la massa del sole ciascuno), che cadde insieme, e infine fuse.

Da allora, è stato riportato che altre quattro osservazioni confermate di onde gravitazionali hanno avuto origine da questi sistemi, e con i miglioramenti LIGO e VIRGO attualmente in corso, ci aspettiamo di vederne molti altri nel prossimo futuro.

Queste osservazioni mostrano che le fusioni di buchi neri sono all'ordine del giorno nell'universo. Però, i ricercatori non sono ancora sicuri di come si formino questo tipo di sistemi binari. Questo perché devono trovarsi su orbite molto vicine o molto eccentriche per collassare in modo tale che le onde gravitazionali siano osservabili.

Fernandez e colleghi, compreso un altro dottorato studente Brown, hanno dimostrato che le orbite delle binarie possono essere modificate dal buco nero che si trova al centro della maggior parte delle galassie, compreso il nostro.

Un enorme buco nero provoca campi gravitazionali molto intensi e fisica estrema. Se un binario compatto dovesse avere un incontro ravvicinato con uno, quindi nella maggior parte dei casi sarebbe interrotto e i suoi buchi neri o stelle componenti sarebbero separati.

Però, questo non è sempre il caso.

I binari possono emergere dall'incontro di marea senza interruzioni in determinate condizioni, con le loro orbite che subiscono gravi modifiche. Utilizzando simulazioni Monte Carlo, Fernandez ha dimostrato che i sistemi binari dei buchi neri sopravvissuti possono diventare stretti ed eccentrici, riducendo il tempo di fusione di oltre un fattore 100 nel 10% dei casi.

Questo potrebbe essere sufficiente per costringere i binari che non si fonderebbero entro la vita dell'universo a farlo prima, portando a onde gravitazionali osservabili.

Questo processo può anche capovolgere il piano orbitale del sistema binario, facendo orbitare i buchi neri nella direzione opposta alle loro condizioni iniziali. Questo può portare a valori di spin effettivi negativi, che potrebbe essere utilizzato per distinguere questo meccanismo dagli altri.