Il 25 aprile, 2019, il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) della National Science Foundation e il rivelatore Virgo con sede in Europa hanno registrato onde gravitazionali da quello che sembra essere un incidente tra due stelle di neutroni, i resti densi di stelle massicce che in precedenza erano esplose. Un giorno più tardi, il 26 aprile la rete LIGO-Virgo ha individuato un'altra fonte candidata con una svolta potenzialmente interessante:potrebbe infatti essere il risultato della collisione di una stella di neutroni e di un buco nero, un evento mai visto prima.

"L'universo ci tiene sulle spine, "dice Patrick Brady, portavoce della LIGO Scientific Collaboration e professore di fisica all'Università del Wisconsin-Milwaukee. "Siamo particolarmente curiosi del candidato del 26 aprile. Sfortunatamente, il segnale è piuttosto debole. È come ascoltare qualcuno sussurrare una parola in un caffè affollato; può essere difficile distinguere la parola o anche essere sicuri che la persona abbia sussurrato. Ci vorrà del tempo per arrivare a una conclusione su questo candidato".

"LIGO di NSF, in collaborazione con Vergine, ha aperto l'universo alle future generazioni di scienziati, " afferma il direttore della NSF France Cordova. "Ancora una volta, abbiamo assistito al notevole fenomeno di una fusione di stelle di neutroni, seguito da vicino da un'altra possibile fusione di stelle collassate. Con queste nuove scoperte, vediamo le collaborazioni LIGO-Virgo realizzare il loro potenziale di produrre regolarmente scoperte che una volta erano impossibili. I dati di queste scoperte, e altri che sicuramente seguiranno, aiuterà la comunità scientifica a rivoluzionare la nostra comprensione dell'universo invisibile".

Le scoperte arrivano poche settimane dopo che LIGO e Virgo si sono riattivati. I rivelatori gemelli di LIGO, uno a Washington e uno in Louisiana, insieme a Virgo, situato presso l'Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) in Italia, ha ripreso l'attività il 1 aprile dopo aver subito una serie di aggiornamenti per aumentare la loro sensibilità alle onde gravitazionali, increspature nello spazio e nel tempo. Ogni rivelatore ora rileva volumi dell'universo più grandi di prima, alla ricerca di eventi estremi come scontri tra buchi neri e stelle di neutroni.

"Unire forze e strumenti umani attraverso le collaborazioni LIGO e Virgo è stata ancora una volta la ricetta di un mese scientifico incomparabile, e l'attuale ciclo di osservazione comprenderà altri 11 mesi, "dice Giovanni Prodi, il coordinatore dell'analisi dei dati della Vergine, presso l'Università di Trento e l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) in Italia. "Il rilevatore Virgo lavora con la massima stabilità, coprendo il cielo il 90% delle volte con dati utili. Questo aiuta ad indicare le fonti, sia quando la rete è in piena attività, sia quando è in funzione solo uno dei rilevatori LIGO. Abbiamo davanti a noi un sacco di lavoro di ricerca innovativo".

Oltre ai due nuovi candidati che coinvolgono stelle di neutroni, la rete LIGO-Virgo ha, in questa ultima corsa, individuato tre probabili fusioni di buchi neri. In totale, da quando ha fatto la storia con la prima rilevazione diretta di onde gravitazionali nel 2015, la rete ha individuato prove di due fusioni di stelle di neutroni; 13 fusioni di buchi neri; e una possibile fusione buco nero-stella di neutroni.

Quando due buchi neri si scontrano, deformano il tessuto dello spazio e del tempo, producendo onde gravitazionali. Quando due stelle di neutroni si scontrano, non solo emettono onde gravitazionali ma anche luce. Ciò significa che i telescopi sensibili alle onde luminose attraverso lo spettro elettromagnetico possono assistere a questi impatti infuocati insieme a LIGO e Virgo. Uno di questi eventi si è verificato nell'agosto 2017:LIGO e Virgo inizialmente hanno individuato una fusione di stelle di neutroni nelle onde gravitazionali e poi, nei giorni e nei mesi che seguirono, circa 70 telescopi a terra e nello spazio hanno assistito alle conseguenze esplosive in onde luminose, compreso tutto, dai raggi gamma alla luce ottica alle onde radio.

Nel caso delle due recenti stelle candidate di neutroni, i telescopi di tutto il mondo hanno corso ancora una volta per tracciare le sorgenti e raccogliere la luce che ci si aspettava da queste fusioni. Centinaia di astronomi hanno puntato avidamente i telescopi verso tratti di cielo sospettati di ospitare le sorgenti del segnale. Però, A quest'ora, nessuna delle fonti è stata individuata.

"La ricerca di controparti esplosive del segnale dell'onda gravitazionale è impegnativa a causa della quantità di cielo che deve essere coperta e dei rapidi cambiamenti di luminosità previsti, " dice Brady. "Il tasso di candidati alla fusione di stelle di neutroni trovati con LIGO e Virgo darà maggiori opportunità di cercare le esplosioni nel prossimo anno".

Lo schianto della stella di neutroni del 25 aprile, soprannominato S190425z, si stima che si sia verificato a circa 500 milioni di anni luce dalla Terra. Solo una delle due strutture LIGO ha raccolto il segnale insieme a Virgo (LIGO Livingston ha assistito all'evento ma LIGO Hanford era offline). Poiché solo due dei tre rilevatori hanno registrato il segnale, le stime della posizione nel cielo da cui proveniva non erano precise, lasciando agli astronomi il compito di rilevare quasi un quarto del cielo alla ricerca della sorgente.

Si stima che la possibile collisione stella di neutroni-buco nero del 26 aprile (denominata S190426c) sia avvenuta a circa 1,2 miliardi di anni luce di distanza. È stato visto da tutte e tre le strutture LIGO-Virgo, che ha contribuito a restringere meglio la sua posizione a regioni che coprono circa 1, 100 gradi quadrati, o circa il 3% del cielo totale.

"L'ultima corsa osservativa di LIGO-Virgo si sta rivelando la più emozionante finora, " dice David H. Reitze di Caltech, Direttore Esecutivo di LIGO. "Stiamo già assistendo alla prima osservazione di un buco nero che inghiotte una stella di neutroni. Se regge, questa sarebbe una tripletta per LIGO e Virgo:in tre anni, avremo osservato ogni tipo di collisione tra buco nero e stella di neutroni. Ma abbiamo imparato che le affermazioni sui rilevamenti richiedono un'enorme quantità di lavoro scrupoloso, controllo e ricontrollo, quindi dovremo vedere dove ci portano i dati".