Coelum Astronomia 213 - 2017 - Page 11

Sotto a destra. Infografica con i tre eventi confermati fino a oggi rivelati da LIGO e la loro distanza da noi in miliardi di anni luce. Da sinistra: quello del 14 settembre 2015, quello del 26 dicembre 2015 e, infine, quello appena annunciato del 4 gennaio 2017. Crediti: Lsc/Ozgra.

Sotto a sinistra. La figura illustra la variazione della frequenza in funzione del tempo relativamente ai dati registrati dai rivelatori gemelli LIGO situati a Hanford e Livingston per la sorgente Gw170104. Il grafico al

centro mostra le serie temporali dei dati dai due rivelatori (i dati di Livingston sono stati spostati indietro di 3ms per tener conto della posizione celeste della sorgente e il segno dell’ampiezza è stato invertito per tener conto del diverso orientamento dei rivelatori). La forma d’onda di massima probabilità relativa alla binaria di buchi neri è mostrata in nero. Il grafico in basso mostra i residui tra i dati e la forma d’onda di massima probabilità. Crediti: Abbott et al. 2017.

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In tutti e tre i casi, ciascuno dei due rivelatori gemelli di LIGO ha rivelato le onde gravitazionali emesse a seguito della fusione di una coppia di buchi neri. Durante il processo di fusione, i due buchi neri ruotano attorno al proprio asse mentre si muovono l’uno attorno all’altro, come una coppia di pattinatori che girano su se stessi mentre ruotano l’uno attorno all’altra. A volte, man mano che la coppia si muove, i buchi neri ruotano attorno al proprio asse nella stessa direzione del moto orbitale, ma altre volte succede il contrario. C’è di più: può capitare che i buchi neri siano inclinati rispetto al piano orbitale. In pratica, il moto di rotazione attorno al proprio asse può essere orientato in qualsiasi direzione. I nuovi dati di LIGO non permettono di determinare se i buchi neri fossero inclinati, ma implicano che almeno uno di essi non fosse allineato rispetto al moto orbitale. Occorreranno ulteriori osservazioni per arrivare a conclusioni più certe sul moto di rotazione dei buchi neri, ma questi primi risultati offrono degli indizi sulla loro formazione. «È la prima volta che abbiamo una prova del fatto che i buchi neri possono essere non allineati, e questo suggerisce che le binarie di buchi neri si possano formare in ammassi stellari molto densi», osserva Bangalore Sathyaprakash della Penn State e Cardiff University, coautore dello studio.

Ci sono due modelli che tentano di spiegare l’origine delle coppie di buchi neri. Il primo assume che questi oggetti nascano insieme: in tal caso, i buchi neri si formano quando esplodono entrambe le stelle di un sistema binario, e quindi, poiché le stelle ruotano inizialmente attorno al proprio asse in maniera allineata, anche i buchi neri risultanti rimarranno allineati. Nel secondo modello, invece, i buchi neri formano una coppia in una fase successiva della loro evoluzione, quando si avvicinano verso le regioni più interne di ammassi stellari molto affollati. In questo scenario, a differenza del precedente, i due buchi neri possono ruotare attorno al proprio asse in