Le fusioni tra buchi neri e stelle di neutroni negli ammassi stellari densi sono abbastanza diverse da quelle che si formano in regioni isolate dove le stelle sono poche. Le loro caratteristiche associate potrebbero essere cruciali per lo studio delle onde gravitazionali e della loro sorgente. Il Dr. Manuel Arca Sedda dell'Istituto di Calcolo Astronomico dell'Università di Heidelberg è giunto a questa conclusione in uno studio che ha utilizzato simulazioni al computer. La ricerca potrebbe offrire spunti critici sulla fusione di due enormi oggetti stellari osservati dagli astronomi nel 2019. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Fisica delle comunicazioni .

Le stelle molto più massicce del nostro sole di solito terminano la loro vita come una stella di neutroni o un buco nero. Le stelle di neutroni emettono impulsi regolari di radiazione che ne consentono il rilevamento. Ad agosto 2017, Per esempio, quando fu osservata la prima fusione di doppie stelle di neutroni, scienziati di tutto il mondo hanno rilevato la luce dell'esplosione con i loro telescopi. Buchi neri, d'altra parte, di solito rimangono nascosti perché la loro attrazione gravitazionale è così forte che nemmeno la luce può sfuggire, rendendoli invisibili ai rilevatori elettromagnetici.

Se due buchi neri si fondono, l'evento può essere invisibile ma è comunque rilevabile dalle increspature nello spazio-tempo sotto forma di cosiddette onde gravitazionali. Alcuni rivelatori, come il "Laser Interferometer Gravitational Waves Observatory" (LIGO) negli USA, sono in grado di rilevare queste onde. La prima osservazione diretta di successo è stata effettuata nel 2015. Il segnale è stato generato dalla fusione di due buchi neri. Ma questo evento potrebbe non essere l'unica fonte di onde gravitazionali, che potrebbe derivare anche dalla fusione di due stelle di neutroni o da un buco nero con una stella di neutroni. Scoprire le differenze è una delle maggiori sfide nell'osservare questi eventi, secondo la dott.ssa Arca Sedda.

Nel suo studio, il ricercatore di Heidelberg ha analizzato la fusione di coppie di buchi neri e stelle di neutroni. Ha usato simulazioni al computer dettagliate per studiare le interazioni tra un sistema composto da una stella e un oggetto compatto, come un buco nero, e un terzo enorme oggetto vagante necessario per una fusione. I risultati indicano che tali interazioni a tre corpi possono infatti contribuire alle fusioni buco nero-stella di neutroni in regioni stellari dense come gli ammassi globulari. "Si può definire una famiglia speciale di fusioni dinamiche, nettamente diversa dalle fusioni in aree isolate, " spiega Manuel Arca Sedda.

La fusione di un buco nero con una stella di neutroni è stata osservata per la prima volta dagli osservatori di onde gravitazionali nell'agosto 2019. Tuttavia, gli osservatori ottici di tutto il mondo non sono stati in grado di individuare una controparte elettromagnetica nella regione da cui ha avuto origine il segnale dell'onda gravitazionale, suggerendo che il buco nero avesse completamente divorato la stella di neutroni senza prima distruggerla. Se confermato, questa potrebbe essere la prima fusione osservata tra buco nero e stella di neutroni rilevata in un denso ambiente stellare, come descritto dalla Dott.ssa Arca Sedda.