Un buco nero che ha massa 23 volte quella del Sole e un corpo misterioso molto più piccolo si sono fusi. Lo raccontano le onde gravitazionali captate da Virgo, l’osservatorio gravitazionale europeo di Cascina. Resta da capire, però, cosa sia uno dei due oggetti: il segnale arrivato a terra il 14 agosto 2019 indica un oggetto misterioso e dalla massa insolita che circa 800 milioni di anni fa si è fuso con un buco nero.

A raccontare la scoperta senza precedenti sono stati gli scienziati di Ligo Virgo. I dati del terzo periodo di osservazione dei rivelatori Advanced Ligo e Advanced Virgo mostrano che alle 21,10 del 14 agosto 2019 la rete dei tre strumenti ha osservato un segnale di onda gravitazionale, chiamato GW190814. Il segnale ha avuto origine dalla fusione di un’enigmatica coppia: un sistema binario composto da un buco nero 23 volte più massiccio del nostro Sole e da un oggetto molto più leggero, con massa circa 2,6 volte quella del Sole.

È l’oggetto più leggero che rende il segnale così speciale: potrebbe essere il buco nero più leggero oppure la stella di neutroni più pesante mai scoperta in un sistema binario. Un’altra caratteristica peculiare di GW190814 è il rapporto di masse degli oggetti nel sistema binario. Il rapporto 9 è ancora più estremo di quello osservato nel caso della prima fusione di un sistema binario con masse diseguali, GW190412.

“Ancora una volta – spiega Giovanni Losurdo dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare che guida la collaborazione Virgo – le osservazioni con onde gravitazionali gettano luce sull’ignoto. L’oggetto più leggero in questo sistema ha una massa mai osservata prima. Una nuova scoperta che solleva nuove domande.

La asimmetria di massa causa la presenza di multipoli più elevati nella radiazione gravitazionale, un fatto che consente di fare test stringenti della relatività generale. Ancora una volta, tutti i nostri test confermano la predizione della teoria di Einstein. Inoltre, i multipoli di ordine superiore ci permettono di disaccoppiare la determinazione della distanza della sorgente dall’angolo di inclinazione del piano orbitale. Abbiamo così trovato che la sorgente dell’onda gravitazionale si trova a circa 800 milioni di anni luce di distanza.

Il segnale è stato chiaramente rivelato dai tre strumenti, con un rapporto segnale-rumore complessivo di 25, che è piuttosto elevato. Grazie principalmente al ritardo tra i tempi di arrivo del segnale nei tre rivelatori, che sono ben separati, la rete ha potuto localizzare l’origine di GW190814 entro una regione di circa 19 gradi quadrati nel cielo. Questa localizzazione è simile a quella ottenuta con il famoso evento GW170817, che ha dato origine all’astronomia multi-messaggero con le onde gravitazionali. Però nel caso di GW190814 non è stata ancora osservata una controparte elettromagnetica”.

“Siamo molto soddisfatti delle prestazioni di Advanced Virgo durante O3 – aggiunge Maddalena Mantovani, scienziata dell’European Gravitational Observatory -. Noi abbiamo raggiunto la sensibilità che ci eravamo proposti con una efficienza molto buona. Questo è il risultato del duro lavoro degli scienziati e dei tecnici che hanno messo a punto la macchina per arrivare alla prestazione migliore. Scoperte scientifiche come GW190814 sono le migliori ricompense per tutti quei giorni e quelle notti passati a migliorare il rivelatore”.