Una simulazione di collisione di buchi neri binari supermassicci. Credito:NASA.
Le galassie ospitano buchi neri supermassicci, che pesano da milioni a miliardi di volte più del sole. Quando le galassie si scontrano, anche coppie di buchi neri supermassicci al loro centro si trovano in rotta di collisione. Potrebbero volerci milioni di anni prima che due buchi neri si scontrino l'uno con l'altro. Quando la distanza tra loro è abbastanza piccola, la binaria del buco nero inizia a produrre increspature nello spazio-tempo, che prendono il nome di onde gravitazionali.
Le onde gravitazionali sono state osservate per la prima volta nel 2015, ma sono stati rilevati da buchi neri molto più piccoli, che pesano decine di volte il sole. Le onde gravitazionali dei buchi neri supermassicci sono ancora un mistero per gli scienziati. La loro scoperta sarebbe preziosa per determinare come si formano ed evolvono le galassie e le stelle, e trovare l'origine della materia oscura.
Un recente studio condotto dal dott. Boris Goncharov e dal professor Ryan Shannon, entrambi ricercatori dell'ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), ha affrontato questo enigma. Utilizzando i dati più recenti dell'esperimento australiano noto come Parkes Pulsar Timing Array, gli scienziati hanno cercato queste misteriose onde gravitazionali da buchi neri supermassicci.
L'esperimento ha osservato pulsar radio:nuclei collassati estremamente densi di massicce stelle supergiganti (chiamate stelle di neutroni) che emettono onde radio, come il raggio di un faro. La tempistica di questi impulsi è estremamente precisa, considerando che lo sfondo delle onde gravitazionali avanza e ritarda i tempi di arrivo degli impulsi secondo uno schema previsto attraverso il cielo, di circa la stessa quantità in tutte le pulsar. I ricercatori ora riferiscono che i tempi di arrivo di queste onde radio mostrano deviazioni con proprietà simili, come ci aspettiamo dalle onde gravitazionali. Però, sono necessari più dati per concludere se i tempi di arrivo delle onde radio sono correlati in tutte le pulsar nel cielo, che è considerata la "pistola fumante". Risultati simili sono stati ottenuti anche da collaborazioni con sede in Nord America ed Europa. Queste collaborazioni, insieme a gruppi con sede in India, Cina, e Sud Africa, stanno combinando attivamente set di dati nell'ambito dell'International Pulsar Timing Array, per migliorare la copertura del cielo.
Vincoli sulle correlazioni interpulsar ottenuti da Goncharov et al. (2021), come contorni di probabilità rossi, e la correlazione spaziale prevista che sarebbe stata prodotta dal segnale dell'onda gravitazionale da un insieme di binarie di buchi neri supermassicci. Credito:Centro di eccellenza ARC per la scoperta delle onde gravitazionali
Questa scoperta è considerata un precursore del rilevamento delle onde gravitazionali dai buchi neri supermassicci. Però, Il dott. Goncharov e colleghi sottolineano che le variazioni osservate nei tempi di arrivo delle onde radio potrebbero essere dovute anche al rumore intrinseco delle pulsar. Il dottor Goncharov ha detto:"Per scoprire se la deriva "comune" osservata ha un'origine di onde gravitazionali, o se il segnale dell'onda gravitazionale è più profondo nel rumore, dobbiamo continuare a lavorare con nuovi dati provenienti da un numero crescente di array di temporizzazione pulsar in tutto il mondo".
