La morte di una stella massiccia e rotante potrebbe non essere solo un fenomeno cosmico spettacolare ma anche una fonte di onde gravitazionali, increspature nel tessuto stesso dello spazio-tempo che potrebbero offrire nuove intuizioni sui misteri dell’universo. Recenti studi e simulazioni hanno suggerito che i collapsar, i resti di stelle enormi che collassano e formano buchi neri, potrebbero generare onde gravitazionali abbastanza forti da essere rilevate dagli attuali strumenti di osservazione.
Il fenomeno dei Collapsar e le onde gravitazionali
La morte di una stella massiccia, che può avere una massa tra 15 e 20 volte quella del Sole, non è un processo tranquillo. Quando queste stelle esauriscono il loro carburante nucleare, il loro nucleo collassa sotto la forza della gravità, formando un buco nero circondato da un disco di materiale in caduta. Questo evento, noto come collapsar, non solo genera una violenta esplosione ma anche una serie di onde gravitazionali. Queste onde sono perturbazioni nel continuum spazio-temporale che viaggiano attraverso l’universo, e le nuove simulazioni suggeriscono che potrebbero essere abbastanza forti da essere rilevate da osservatori terrestri come LIGO e Virgo.
Le onde gravitazionali si formano quando il materiale nel disco attorno al buco nero si muove a spirale verso l’interno. Questo movimento, durando solo pochi minuti, può essere così intenso da deformare lo spazio-tempo circostante, producendo onde gravitazionali che possono viaggiare per milioni di anni luce.
Scoperte inaspettate
Le recenti simulazioni condotte da un team di ricercatori, guidato da Ore Gottlieb del Center for Computational Astrophysics (CCA) del Flatiron Institute, hanno rivelato che queste onde gravitazionali potrebbero essere più forti e più facili da rilevare di quanto si pensasse inizialmente. I modelli hanno dimostrato che le onde gravitazionali generate dai collapsar possono essere rilevate fino a 50 milioni di anni luce di distanza, una distanza notevole sebbene inferiore alla gamma delle onde gravitazionali provenienti da fusioni di buchi neri o stelle di neutroni.
Questa scoperta è sorprendente perché si pensava che il collasso di una stella massiccia e la formazione di un disco di materiale intorno al buco nero avrebbero prodotto onde gravitazionali troppo caotiche e disordinate per essere rilevate. Tuttavia, le simulazioni hanno mostrato che le onde gravitazionali dei dischi rotanti attorno ai collapsar possono emettere segnali coerenti e relativamente forti, simili a quelli generati dalla fusione di oggetti compatti.
Strategie di rilevamento
L’individuazione di queste onde gravitazionali è una sfida significativa. I ricercatori stanno sviluppando strategie per cercare segnali provenienti da collapsar, ma il compito è complesso. La varietà di masse e rotazioni delle stelle provoca differenze nei segnali delle onde gravitazionali, e simulare un numero sufficiente di eventi per creare un modello generico è estremamente costoso. Attualmente, i ricercatori devono fare affidamento su dati storici e su eventi associati, come supernove o lampi di raggi gamma, per cercare segnali di onde gravitazionali.
Nonostante le sfide, gli scienziati sono ottimisti. I futuri osservatori di onde gravitazionali, come il Cosmic Explorer e l’Einstein Telescope, potrebbero essere in grado di rilevare decine di eventi di collapsar all’anno, ampliando enormemente la nostra comprensione dell’universo.
Implicazioni scientifiche
La rilevazione delle onde gravitazionali generate dai collapsar potrebbe avere implicazioni significative per la nostra comprensione dei buchi neri e delle stelle massicce. Attualmente, molti aspetti della struttura interna delle stelle post-collasso e delle proprietà dei buchi neri rimangono misteriosi. Le onde gravitazionali offrono una finestra unica per esplorare questi fenomeni altrimenti inaccessibili, fornendo dati che non potrebbero essere ottenuti attraverso altri mezzi.
“Queste sono cose che altrimenti non potremmo rilevare“, afferma Gottlieb. “L’unico modo per studiare queste regioni stellari interne intorno al buco nero è attraverso le onde gravitazionali“. Questa ricerca rappresenta un passo fondamentale nella nostra comprensione dell’universo e potrebbe rivoluzionare il modo in cui osserviamo e interpretiamo gli eventi cosmici.
