Gli astronomi hanno scoperto per la prima volta buchi neri che inghiottono stelle di neutroni

Il 5 gennaio 2020, gli astrofisici hanno sentito un capolino da una parte lontana dell’universo, a circa 900 milioni di anni luce di distanza. Il suono transitorio era diverso da tutti quelli che avevano sentito prima ed era causato da una grande increspatura nello spazio-tempo – l’onda gravitazionale – che si diffuse nell’universo da più di 900 milioni di anni luce di distanza, lavando la Terra e ronzando i rilevatori. cinguettare.

Poi, 10 giorni dopo, hanno sentito un altro suono simile. Gemello cosmico. Le onde gravitazionali stavano di nuovo disturbando i rilevatori della Terra. cinguettare.

Dopo un’attenta analisi, i due segnali sono stati identificati come provenienti da eventi estremi mai visti prima nello spazio profondo: la collisione tra un buco nero e una stella di neutroni.

Coppia di collisioni (o, meno poeticamente, “fusioni”) sono dettagliate in a Un nuovo studio pubblicato su Astrophysical Journal Letters Martedì, presenta più di 1.000 scienziati della collaborazione LIGO/Virgo e KAGRA, uno sforzo multinazionale Alla ricerca di onde gravitazionali. I due eventi appena descritti sono chiamati GW200105 e GW200115, per le loro date di scoperta, e forniscono la prima prova definitiva di una fusione sfuggente.

Prima della doppia scoperta, gli astronomi avevano scoperto buchi neri che si fondono con buchi neri e stelle di neutroni che si fondono con stelle di neutroni.

Susan Scott, astrofisica dell’Australian National University e membro del osgraf e collaborazione con LIGO.

Ora hanno.

Negli ultimi due anni, ci sono stati suggerimenti che a Potrebbe essere stata rilevata una collisione tra una stella di neutroni e un buco nero – Ma una delle cose sembrava un po’ insolita. Era troppo grande per essere una stella di neutroni e troppo piccola per essere un buco nero. L’oggetto sconosciuto rimane un mistero, il che significa che GW200105 e GW200115 passeranno alla storia.

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“Questa è la prima scoperta veramente sicura della fusione di una stella di neutroni con un buco nero”, aggiunge Rory Smith, astrofisico della Monash University in Australia e membro della collaborazione LIGO.

divertimento

Pausa veloce prima di continuare.

I buchi neri e le stelle di neutroni sono oggetti strani. Sono i resti di stelle morte e si formano alla fine della vita di una stella. Le dimensioni di una stella influenzano il modo in cui la sua vita si avvicina alla fine. Se è una stella giovane (un piccolo oggetto “dieci volte più grande del nostro sole”), collassa in una “stella zombie” incredibilmente densa, nota come stella di neutroni. Se è una stella grande, collassa in un buco nero. Entrambi sono creature note e ben studiate, ma contengono ancora molti misteri.

Per uno, non possiamo vedere cosa c’è dentro di loro. Questa è una caratteristica molto discussa dei buchi neri. La sua gravità è così forte che quando la luce viene attirata verso l’interno – oltre il cosiddetto orizzonte degli eventi – non torna mai indietro. Ma anche gli scienziati non sanno cosa sta succedendo nel nucleo della stella di neutroni. Sospettano che all’interno di entrambi gli oggetti possa verificarsi una fisica davvero strana. Le leggi della fisica sembrano crollare al suo interno.

L’osservazione degli oggetti tramite le onde gravitazionali è “una sorta di paleontologia stellare”, secondo Smith, perché può raccontarci la loro storia evolutiva e gli ambienti in cui si formano.

Il twitter è centrale in questo. Quando ha sede negli Stati Uniti Lego Ha sede in Italia Vergine Rilevando il “cinguettio”, guardano indietro nel tempo. All’interno del tweet c’è una serie di informazioni che possono dire agli astrofisici quanto sono massicci gli oggetti in collisione e come ruotano. Questa informazione è essenziale per capire come i due corpi si siano bloccati in una danza di morte l’uno con l’altro.

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“Studiando questi sistemi, impariamo molto sulla vita e la morte dei buchi neri e delle stelle di neutroni in questi sistemi binari”, ha detto Scott.

roba da star

GW200105, un twitter rilevato il 5 gennaio 2020, e GW200115, un twitter rilevato il 15 gennaio 2020, sono eventi simili ma gli oggetti che si scontrano hanno proprietà leggermente diverse. Questi nomi scientifici soffocanti sono un po’ confusi, quindi abbiamo dato loro un nome liny (GW200105) e Karl (GW200115).

I ricercatori affermano che Lenny è il risultato di un buco nero nove volte la massa del Sole che si è scontrato con una stella di neutroni 1,9 volte la massa del Sole. Karl è passato attraverso un buco nero sei volte la massa del Sole e si è fuso con una stella di neutroni 1,5 volte la massa del Sole. Lenny e Carl sono due mostri completamente diversi oggi. Le fusioni sono avvenute quasi un miliardo di anni fa lontano dalla Terra, e i cinguettii ci hanno raggiunto solo di recente.

Quando diciamo “scontro” o “fusione” qui, non siamo abbastanza sicuri di cosa sia successo quando i due corpi si sono finalmente riuniti. Per molto tempo si girarono in cerchio, intrappolati dall’attrazione dell’altro. Alla fine si sono messi insieme. Scott descrive Linney e Carl come “un po’ come Pac-Man”, in cui un buco nero inghiotte una stella di neutroni.

Un’altra rappresentazione artistica della fusione di un buco nero e una stella di neutroni con un buco nero che ruba materiale alla sua controparte.

LEGO India / Sohp Mandhai

C’è anche la possibilità che il buco nero “strappi” la stella di neutroni in un processo noto come perturbazione mareale. In questo scenario, il buco nero strappa materiale dalla superficie della stella di neutroni e lo ruba, formando un disco di detriti attorno all’orizzonte degli eventi. “Questo dovrebbe produrre un segnale elettromagnetico”, ha detto Scott.

Una stella di neutroni strappata è una miniera d’oro per gli astrofisici. Non puoi creare materia in una stella di neutroni in un laboratorio e studiarla, quindi questo tipo di eventi potrebbe aprire una finestra per capire cosa sta succedendo all’interno.

“Guardando Come Una stella di neutroni è separata l’una dall’altra da un buco nero e stiamo iniziando a capire come si comporta la materia nel suo stato più denso, ha affermato Eric Thrin, astrofisico della Monash University e membro della collaborazione LIGO. Potresti essere in grado di decifrare le loro proprietà.

Questo rende Lenny e Karl la prima di molte fusioni di buchi neri e stelle di neutroni che aiutano a far luce sugli oggetti più estremi del nostro universo.

“Queste osservazioni potrebbero un giorno rivelare nuove leggi della natura”, ha detto Smith.

Agapeto Vecoli

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