Spara un fucile, e il rinculo potrebbe farti cadere all'indietro. Unisci due buchi neri in un sistema binario, e la perdita di quantità di moto dà un simile rinculo - un "calcio" - al buco nero unito.

"Per alcuni binari, il calcio può raggiungere fino a 5000 chilometri al secondo, che è maggiore della velocità di fuga della maggior parte delle galassie, " ha detto Vijay Varma, un astrofisico al California Institute of Technology e un Klarman Fellow inaugurale al College of Arts &Sciences della Cornell University.

Varma e i suoi colleghi ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo che utilizza le misurazioni delle onde gravitazionali per prevedere quando un buco nero finale rimarrà nella sua galassia ospite e quando verrà espulso. Tali misurazioni potrebbero fornire un pezzo cruciale mancante del puzzle dietro l'origine dei buchi neri pesanti, disse Varma, oltre a offrire approfondimenti sull'evoluzione delle galassie e test di relatività generale. È autore principale di "Extracting the Gravitational Recoil from Black Hole Merger Signals, " pubblicato il 13 marzo in Lettere di revisione fisica e co-autore con Maximiliano Isi e Sylvia Biscoveanu del Massachusetts Institute of Technology.

Mentre i buchi neri orbitano in un sistema binario, le loro onde gravitazionali portano via energia e momento angolare, che fa restringere il sistema binario mentre si muove a spirale verso l'interno. Quando un sistema ha asimmetrie, come masse disuguali, le onde gravitazionali non vengono emesse allo stesso modo in tutte le direzioni, che provoca una perdita netta di momento lineare, con conseguente rinculo. La maggior parte di quel rinculo avviene proprio vicino alla fusione, il che può provocare un calcio abbastanza forte da estrarre il buco nero appena unito dalla sua galassia ospite.

I modelli dei ricercatori si basano su simulazioni di supercomputer che risolvono numericamente le equazioni della relatività generale di Einstein. Le simulazioni sono state eseguite come parte di un più ampio sforzo di ricerca nell'ambito della collaborazione Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) che include gruppi di ricerca di Caltech e Cornell. Saul Teukolsky, Hans A. Bethe Professore di Fisica di Cornell, funge da capogruppo.

"Questa ricerca mostra come i segnali delle onde gravitazionali possono essere utilizzati per conoscere i fenomeni astrofisici in modo inaspettato, " ha detto Teukolsky. "Si era creduto che avremmo dovuto aspettare più di un decennio per i rivelatori abbastanza sensibili per fare questo tipo di lavoro, ma questa ricerca mostra che in effetti possiamo farlo ora, molto eccitante!"

Mentre i segnali di onde gravitazionali disponibili pubblicamente esistenti annunciati da LIGO e Virgo non erano abbastanza forti per una buona misurazione del rinculo, secondo gli autori, poiché questi rivelatori miglioreranno nei prossimi anni, questo metodo sarà in grado di misurare in modo affidabile il calcio.