{"id":7968,"date":"2019-08-21T17:27:18","date_gmt":"2019-08-21T15:27:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.media.inaf.it\/2019\/08\/08\/buchi-neri-gerosa\/"},"modified":"2019-08-21T17:28:54","modified_gmt":"2019-08-21T15:28:54","slug":"buchi-neri-fantastici-e-dove-trovarli-media-inaf","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=7968","title":{"rendered":"Buchi neri fantastici e dove trovarli | MEDIA INAF"},"content":{"rendered":"
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Rappresentazione artistica della fusione di due buchi neri. Crediti: Nasa\/Cxc\/A.Hobart<\/p>\n<\/div>\n

I buchi neri di massa stellare<\/a><\/strong> nascono da stelle massicce che, esaurito il carburante che le tiene accese e integre, collassano ed esplodono in supernova<\/a>.<\/strong> Tuttavia, questo parto pirotecnico smette di funzionare bene per stelle troppo massiccie, per le quali l\u2019esplosione di supernova risulta instabile. Questo implica che buchi neri di massa maggiore a 50 masse solari<\/strong> devono formarsi attraverso altri meccanismi, come la fusione <\/strong>tra due buchi neri.<\/p>\n

Un nuovo studio<\/a>, pubblicato su Physical Review D Rapid Communications<\/em>, si chiede quale sia l\u2019ambiente cosmico favorevole<\/strong> affinch\u00e9 buchi neri si incontrino e diano origine anche a generazioni successive<\/strong> di loro simili, sempre pi\u00f9 massicci.<\/p>\n

Davide Gerosa<\/strong> dell\u2019Institute for Gravitational Wave Astronomy all\u2019Universit\u00e0 di Birmingham<\/a>,<\/strong> nel Regno Unito, che ha condotto lo studio assieme a Emanuele Berti<\/strong> della Johns Hopkins University<\/a> <\/strong>(Usa), ha delineato le caratteristiche di un simile \u201cvivaio\u201d per buchi neri di grossa taglia, informazione importante per interpretare il segnale di onde gravitazionali<\/a> <\/strong>emesse al momento della fusione dei buchi neri.<\/p>\n

Classe 1988, cresciuto a Monza e laureato in astrofisica a Milano, Davide Gerosa \u2013 che si definisce astrofisico relativistico \u2013 ha conseguito il dottorato all\u2019Universit\u00e0 di Cambridge, Uk. Dopo alcuni anni al California Institute of Technology, Usa, (dove ha prodotto, fra l\u2019altro, alcuni fra i pi\u00f9 accurati modelli della fusione di due buchi neri<\/a><\/strong>) Gerosa \u00e8 ora ricercatore all\u2019Universit\u00e0 di Birmingham, dove cerca di mantenere viva anche la sua passione per la montagna. Media Inaf<\/em> lo ha intervistato.<\/p>\n

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Davide Gerosa<\/p>\n<\/div>\n

Qual \u00e8 il punto di partenza del vostro studio?<\/strong><\/p>\n

\u00abDalla teoria standard per il collasso di supernova sappiamo che, a causa delle instabilit\u00e0 nell\u2019esplosione, per quanto sia grande la stella originaria non si former\u00e0 mai un buco nero superiore a 50 masse stellari. Questa \u00e8 una predizione molto chiara, tanto \u00e8 vero che se osservassimo un buco nero di 50 masse solari ci vorrebbe un altro modo rispetto alla teoria standard per spiegare come si \u00e8 formato\u00bb.<\/p>\n

Quindi non \u00e8 mai stato osservato qualcosa del genere tramite le onde gravitazionali generate dalla fusione di buchi neri?<\/strong><\/p>\n

\u00abDal punto di vista delle onde gravitazionali, bisogna tenere conto che osservatori come Ligo e Virgo sono pi\u00f9 sensibili ad oggetti di alta massa, per cui \u00e8 pi\u00f9 facile osservare buchi neri \u201cgrandi\u201d. Ligo non ha visto buchi neri superiori a 50 masse solari e tutte le osservazioni finora sono compatibili con questo limite. Il nostro studio si spinge, in modo un po\u2019 speculativo, a chiedersi cosa impareremmo se invece ne vedessimo uno, che scienza potremmo tirare fuori\u00bb.<\/p>\n

Come potrebbero formarsi?<\/strong><\/p>\n

\u00abUn meccanismo ben studiato per spiegare la formazione di buchi neri superiori a 50 masse solari, proposto sempre da me ed Emanuele Berti nel 2017, \u00e8 che prendano origine non da stelle ma da altri buchi neri che si fondono. Questi cosiddetti merger<\/em> risultanti possono incontrarsi con altri buchi neri e fondersi in componenti molto massivi. Diverse simulazioni hanno mostrato che per assemblare due generazioni di merger<\/em> serve un ambiente particolare, denso di stelle, come potrebbe essere un ammasso globulare. Qui ci possono essere molte interazioni dinamiche: tante stelle collassano, formano buchi neri che possono incontrare altri buchi neri e fondersi, e poi incontrare un altro buco nero per dare origine a un ulteriore merger<\/em>, e cos\u00ec via\u00bb.<\/p>\n

Dovremmo quindi aspettarci un sacco di interazioni?<\/strong><\/p>\n

\u00abC\u2019\u00e8 una condizione, relativamente semplice, perch\u00e9 questo accada: per formare la seconda generazione di buchi neri, la prima generazione deve essere mantenuta dentro all\u2019ammasso di stelle, perch\u00e9 se viene espulsa non \u00e8 pi\u00f9 l\u00ec per fare merger<\/em> di nuovo. Ora, il problema \u00e8 che i merger<\/em>, al momento della loro formazione, subiscono un contraccolpo, dovuto all\u2019energia rilasciata dal processo di fusione sotto forma di onde gravitazionali, simile al rinculo di una pistola quando viene sparato un proiettile. In questo caso il proiettile \u00e8 rappresentato dalle onde gravitazionali e la pistola \u00e8 il buco nero finale\u00bb.<\/p>\n

Quanto \u00e8 forte questo colpo?<\/strong><\/p>\n

\u00abIl conto che abbiamo fatto \u00e8 che i rinculi tipici per merger<\/em> di seconda generazione sono maggiori di circa 50 km\/s. Questo significa che l\u2019ambiente astrofisico adatto a supportare una seconda generazione di merger<\/em> deve avere una velocit\u00e0 di fuga maggiore di 50 km\/s, altrimenti il buco nero di prima generazione viene calciato via. In scala astrofisica, 50 km\/s \u00e8 una velocit\u00e0 di fuga superiore a quella degli ammassi globulari, che \u00e8 dell\u2019ordine dei 10 km\/s. Quindi, se voglio formare un buco nero di seconda generazione, con una massa superiore a 50 masse solari, ho bisogno di un sistema stellare con una velocit\u00e0 di fuga superiore a 50 km\/s\u00bb.<\/p>\n

Esistono sistemi stellari con queste caratteristiche?<\/strong><\/p>\n

\u00ab<\/em>Non ce ne sono molti in giro: stiamo parlando di nuclear star cluster<\/em>, cio\u00e8 di ammassi stellari intorno a buchi neri supermassicci all\u2019interno di galassie; oppure coppie binarie di buchi neri che stanno dentro al disco di accrescimento di un Agn, un nucleo galattico attivo. <\/em>Il punto del nostro studio \u00e8 che un sistema stellare \u201cnormale\u201d, come un ammasso globulare, non \u00e8 abbastanza per spiegare un\u2019osservazione di un buco nero nel\u00a0mass gap<\/em>, ovvero sopra le 50 masse solari\u00bb<\/em>.<\/p>\n

Questo come influenza le osservazioni?<\/strong><\/p>\n

\u00ab<\/em>Se Ligo vede qualcosa nel\u00a0mass gap<\/em>, questo ci dice che per formare quell\u2019evento l\u00ec ho bisogno di qualcosa di esotico. Non\u00a0troppo<\/em>\u00a0esotico, ma almeno qualcosa che non sono gli scenari di formazione normali, ovvero collasso di stelle e incontro di buchi neri in un ammasso globulare. Il che significa anche che questi eventi, se ci sono, sono molto speciali, perch\u00e9 possiamo dire con relativa certezza da dove sta venendo\u00bb<\/em>.<\/p>\n

Per saperne di pi\u00f9:<\/strong><\/p>\n<\/div>\n

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