Rappresentazione artistica della fusione di due buchi neri. Credito:SXS
Un team internazionale di scienziati ha rilevato increspature nello spazio e nel tempo, note come onde gravitazionali, dalla più grande collisione di buchi neri conosciuta che ha formato un nuovo buco nero circa 80 volte più grande del Sole – e da altre tre fusioni di buchi neri.
L'Australian National University (ANU) sta svolgendo un ruolo guida nel coinvolgimento dell'Australia nella scoperta delle onde gravitazionali attraverso una partnership nell'Osservatorio sulle onde gravitazionali dell'interferometro laser avanzato (LIGO), che ha sede negli Stati Uniti.
Professoressa Susan Scott, chi è leader del gruppo di teoria della relatività generale e analisi dei dati presso l'ANU, ha detto che il team ha scoperto le quattro collisioni rianalizzando i dati delle prime due sessioni di osservazione di Advanced LIGO.
Gli scienziati hanno rilevato l'evento che ha formato il più grande buco nero conosciuto da una fusione di un sistema binario di due buchi neri il 29 luglio 2017. L'evento si è verificato a circa nove miliardi di anni luce di distanza.
"Questo evento ha avuto anche buchi neri che ruotano più velocemente di tutte le fusioni osservate finora. È anche di gran lunga la fusione più lontana osservata, " ha detto il professor Scott.
Le altre tre collisioni di buchi neri sono state rilevate tra il 9 e il 23 agosto 2017, erano tra i tre e i sei miliardi di anni luce di distanza e avevano dimensioni variabili per i buchi neri risultanti da 56 a 66 volte più grandi del nostro Sole.
"Questi provenivano da quattro diversi sistemi binari di buchi neri che si scontravano e irradiavano forti onde gravitazionali nello spazio, " ha detto il professor Scott, che proviene dalla ANU Research School of Physics and Engineering ed è Chief Investigator con il Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), finanziato dall'Australian Research Council (ARC).
"Questi rilevamenti di collisioni di buchi neri migliorano notevolmente la nostra comprensione di quanti sistemi binari di buchi neri ci sono nell'Universo, così come la gamma delle loro masse e la velocità con cui i buchi neri ruotano durante una fusione".
I ricercatori hanno in programma di migliorare continuamente i rilevatori di onde gravitazionali in modo che possano rilevare eventi cataclismici molto più lontano nello spazio, un giorno sperando di tornare all'inizio del tempo subito dopo il Big Bang, cosa che non si può fare con la luce.
Dopo la conclusione delle prime fasi di osservazione, gli scienziati hanno ricalibrato e ripulito i dati raccolti.
"Ciò ha aumentato la sensibilità della rete di rilevatori consentendo alle nostre ricerche di rilevare più fonti, " ha detto il professor Scott.
Grafico che mostra le masse dei rilevamenti di onde gravitazionali annunciati di recente e dei buchi neri e delle stelle di neutroni. Attestazione:LIGO-Virgo / Frank Elavsky / Northwestern
"Abbiamo anche incorporato modelli migliorati dei segnali previsti nelle nostre ricerche".
Dal momento che la seconda serie di osservazioni è terminata nell'agosto 2017, gli scienziati hanno aggiornato i rilevatori di onde gravitazionali LIGO e Virgo per renderli più sensibili.
"Ciò significa che durante il prossimo terzo ciclo di osservazione, a partire dall'inizio del prossimo anno, saremo in grado di rilevare eventi più lontani nello spazio, il che significa più rilevazioni e onde potenzialmente gravitazionali provenienti da fonti nuove e ancora sconosciute nell'Universo, " ha detto il professor Scott.
Il team di ricerca internazionale ha rilevato onde gravitazionali da 10 diverse fusioni di buchi neri e una collisione di una stella di neutroni negli ultimi tre anni. Le stelle di neutroni sono le stelle più dense dell'Universo, con un diametro fino a circa 20 chilometri.
Il gruppo di ricerca del professor Scott sta anche progettando un nuovo progetto per consentire loro di rilevare le onde gravitazionali provenienti da una stella di neutroni di breve durata risultante da una fusione di stelle di neutroni.
Impressione di artisti di fondere stelle di neutroni. Credito:Carl Knox, OzGrav
Dott. Karl Wette, un borsista post-dottorato nel gruppo dell'ANU e un membro di OzGrav, ha detto che gli scienziati non erano sicuri di cosa si fosse formato dalla fusione di stelle di neutroni rilevata nell'agosto dello scorso anno.
"Potrebbe essere stata una stella di neutroni che è collassata in un buco nero dopo un po' di tempo o si è trasformata immediatamente in un buco nero, " Egli ha detto.
"Il nostro nuovo progetto aiuterà a fornire informazioni critiche su ciò che otteniamo dalla fusione di due stelle di neutroni".
Il professor Scott presenterà i nuovi risultati all'Australian Institute of Physics Congress a Perth alla fine di questo mese.
I risultati delle scoperte saranno pubblicati in Revisione fisica X .
