Quando i buchi neri non seguono le regole: scoperta un’insolita orbita eccentrica

Alcuni buchi neri possono presentare delle caratteristiche molto particolari ed insolite, come per esempio un’orbita eccentrica. 

I buchi neri non sono solo spettacolari, ma alcune volte possono raccontare qualcosa di inedito. È il caso della collisione tra due buchi neri, osservata di recente: il loro moto non era perfettamente circolare, bensì “schiacciato”, o per usare il termine tecnico, eccentrico. 

L’evento, denominato GW200208_222617, è stato intercettato dai rilevatori di onde gravitazionali LIGO negli Stati Uniti e Virgo in Italia. La sua orbita ellittica lo distingue dalla maggior parte delle fusioni di buchi neri note finora. In genere, i sistemi binari che convivono a lungo tendono a “smussare” la loro traiettoria fino a renderla quasi circolare. Qui, invece, la forma ellittica suggerisce che i due giganti cosmici si siano incontrati da poco o che qualcosa, come un terzo corpo o una nube di gas, abbia disturbato la loro danza gravitazionale.

Lo studio, pubblicato su Physical Review D, ipotizza che questa coppia di buchi neri possa essersi formata in un sistema triplo o in un ammasso stellare denso, ambienti affollati dove le interazioni gravitazionali sono frequenti e spesso turbolente. Si tratta di un’ipotesi affascinante, perché permette di ricostruire parte della “vita” di questi oggetti estremi, rivelando non solo dove nascono ma anche come finiscono per collidere.

In fondo, capire da dove arriva un evento come questo significa decifrare un pezzetto di universo. E ogni volta che una fusione così viene registrata, la scienza aggiunge un tassello alla grande mappa di ciò che ancora non si conosce.

 L’eco di una danza distorta

Il team guidato da Isobel Romero-Shaw, oggi al Gravity Exploration Institute dell’Università di Cardiff, ha condotto un’analisi dettagliata del segnale. I ricercatori hanno simulato tre possibili scenari di formazione: un sistema triplo di stelle, un ammasso stellare denso o un nucleo galattico attivo (AGN). I risultati indicano che le prime due ipotesi sono le più probabili, mentre la terza (quella del disco galattico) appare meno convincente. In sostanza, GW200208_222617 sembra provenire da un ambiente in cui le stelle vivono letteralmente “a stretto contatto”.

L’evento è stato rilevato durante la terza campagna di osservazione della collaborazione LIGO–Virgo–KAGRA, e diversi gruppi indipendenti ne hanno confermato la natura eccentrica. “Rilevare con certezza un’orbita ellittica è come trovare la pistola fumante”, ha spiegato Romero-Shaw, “perché indica che il sistema non si è formato in isolamento”. Se fosse nato da solo, infatti, il moto orbitale sarebbe ormai perfettamente regolare.

 Cosa ci racconta l’universo

L’eccentricità orbitale di GW200208_222617 non è solo una curiosità: è una prova che apre nuove piste sull’origine di molti altri sistemi binari. Gli studiosi stimano che, se questo evento si è formato in un ammasso stellare, tra il 7% e il 100% degli altri buchi neri binari osservati potrebbe avere un’origine simile. E se invece fosse nato in un sistema triplo, la percentuale potrebbe aggirarsi tra il 2% e il 50%. 

Lo studio conclude che un’analisi più raffinata delle onde gravitazionali future potrà chiarire quale ambiente (ammasso, tripla o disco galattico) favorisca di più le fusioni eccentriche. In prospettiva, i modelli di onde gravitazionali dovranno essere migliorati per distinguere meglio gli effetti della precessione di spin e dell’eccentricità, due segnali che oggi possono confondersi.