Immaginate di ascoltare il battito del cuore dell’universo e scoprire un ritmo che non dovrebbe esistere. È quello che è successo ai ricercatori che analizzano le onde gravitazionali: hanno sentito il “bang” di collisioni tra buchi neri intermedi, oggetti cosmici che sembravano usciti da un manuale di fisica teorica. Questi mostri gravitazionali, con masse tra 100 e 300 volte quella del Sole, rappresentano l’anello mancante tra i buchi neri stellari e quelli supermassicci. La loro scoperta riscrive quello che sappiamo sulla formazione dei primi giganti cosmici.
Buchi neri intermedi, i fantasmi del cosmo esistono davvero
Per anni, i buchi neri intermedi sono stati i fantasmi della cosmologia. La teoria prediceva la loro esistenza, ma nessuno era mai riuscito a beccarli sul fatto. Il problema è semplice: sono troppo massicci per nascere dal collasso di una singola stella, ma troppo piccoli per essere i mostri che governano le galassie. Un po’ come cercare un animale mitologico che vive in una terra di nessuno evolutiva.
Il team guidato da Anjali Yelikar e Krystal Ruiz-Rocha della Vanderbilt University ha fatto quello che sembrava impossibile: ha scovato questi elusivi giganti nascosti rianalizzando i dati della terza campagna osservativa di LIGO e Virgo. Il risultato? Undici eventi gravitazionali che raccontano la storia di fusioni tra buchi neri intermedi, i più pesanti mai registrati dall’astronomia gravitazionale.
Karan Jani, che dirige il progetto, ha una visione poetica ma precisa: “I buchi neri sono i fossili cosmici per eccellenza. Le masse che abbiamo rilevato in questa analisi sono rimaste altamente speculative in astronomia per decenni”.
Quando l’universo suona diverso
I segnali captati da LIGO e Virgo non assomigliano al classico “cinguettio” gravitazionale che siamo abituati a sentire. Come ha spiegato un ricercatore, “questo non somiglia molto a un cinguettio, che è quello che tipicamente rileviamo. È più simile a qualcosa che fa ‘bang’, ed è il segnale più massiccio che LIGO e Virgo abbiano mai visto”.
La ragione è fisica: più massicci sono i buchi neri, più bassa è la frequenza del segnale gravitazionale. Questi buchi neri intermedi producono onde che vibrano a frequenze così basse da essere al limite della sensibilità degli strumenti terrestri. Ma proprio questa caratteristica li rende preziosi: ci permettono di sbirciare in epoche remote, quando l’universo era giovane e le prime stelle morivano creando i primi buchi neri.
L’anello mancante della storia cosmica
La scoperta di questi buchi neri intermedi risolve un enigma che tormentava gli astrofisici da decenni. Come sottolineavo in questo articolo, l’universo sembra avere una distribuzione bimodale dei buchi neri: o sono piccoli (fino a 50 masse solari) o sono giganteschi (milioni di masse solari). Ma come si passa dagli uni agli altri?
La risposta potrebbe essere nelle fusioni gerarchiche. Questi buchi neri intermedi potrebbero formarsi quando buchi neri più piccoli si scontrano ripetutamente, crescendo di massa a ogni collisione. È un processo che richiede ambienti densi, come i centri di ammassi stellari o i dischi di gas che circondano i buchi neri supermassicci.
Buchi neri intermedi: una finestra sul passato remoto
Quello che rende davvero speciali questi undici eventi è la loro capacità di raccontarci storie antiche. La ricerca, pubblicata su Astrophysical Journal Letters, apre una finestra sui primi miliardi di anni dell’universo, quando le prime stelle massicce terminavano la loro vita in esplosioni spettacolari.
Jani è convinto che stiamo vivendo un momento storico: “Questa è una popolazione di buchi neri che ci offre una finestra senza precedenti sulle primissime stelle che illuminarono il nostro universo”.
I futuri osservatori, come LISA che abbiamo già discusso, potrebbero catturare segnali ancora più antichi, permettendoci di assistere alla nascita dei primi buchi neri intermedi. Un viaggio nel tempo gravitazionale che ci porterà alle origini dell’universo che conosciamo.
L’universo, a quanto pare, custodisce ancora molti segreti. E noi stiamo appena iniziando ad ascoltare le sue storie più antiche.
