A volte ritornano (le onde) !

Si era capito, che qualcosa era nell’aria. Era abbastanza certo, da giorni. Lavorando poi a contatto con alcuni addetti ai lavori, la sensazione che qualcosa di grosso già bollisse in pentola, era ormai troppo netta per poter essere facilmente ignorata. 

Così quando si è visto che il team del progetto LIGO (in collaborazione con VIRGO) aveva indetto una conferenza stampa internazionale, dove (cito)

The international collaborators will comment on their ongoing research at their first press conference since the historic observation of gravitational waves.

quella sensazione è diventata quasi una certezza. Difatti, chi ha seguito un po’ la storia della detezione di queste elusive onde, ha imparato anche un po’ a decodificare il linguaggio estremamente prudenziale dei comunicati stampa. E soprattutto,  a fare due più due con quanto “detto e non detto” tra le persone bene informate.

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Così ci siamo, di nuovo. E’ arrivata da LIGO la seconda detezione di onde gravitazionali. Questa volta i modelli interpretativi, come leggerete anche dai comunicati di vari siti (ve ne sono già diversi anche in italiano, come Repubblica.it, NG Italia, La Stampa, Le Scienze, Focus…) , parlano di fusione di due buchi neri più “leggeri” rispetto all’evento del 14 settembre 2015: si parla di masse pari a 4 e 18 volte quella del Sole, mentre nel primo evento erano pari a 36 e 29, decisamente più “cicciotti”.

Al di là dei dati meramente quantitativi, quello che ci conforta e ci intriga, è che i primi passi di questa nuova branca dell’astronomia, la astronomia gravitazionale, si fanno sempre meno incerti e sempre più robusti. Proprio come un bimbo che diventa grande, e ai primi passi incerti segue una sempre maggior sicurezza nel cammino, una confidenza più grande nel percorso.

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E’ veramente una nuova finestra sul cosmo, è come se avessimo aperto nuovi occhi per guardare in una “zona” dove finora mai avevamo potuto gettare lo sguardo. Ed è una zona affascinante perché ci parla di come la materia sia inestricabilmente innestata nella struttura spazio-temporale del cosmo. Di come spazio, tempo e materia siano interdipendenti e mutuamente influenzati, in un nuovo paradigma che mette definitivamente in pensione l’idea di spazio come “contenitore” e materia come “contenuto”. 

Ecco: non è così (non lo è mai stato, ma ce ne accorgiamo limpidamente solo ora), e la complessità del nuovo paradigma cosmologico, anticipato dalle predizioni della relatività generale e oggi pienamente comprovato, ci esortano ad abbandonare vecchi schemi di pensiero, allargare le vele, e prendere il largo.

Ne vale la pena. Come sempre accade, appena pensavamo di “saperne abbastanza” dell’Universo, è lui stesso – potremmo dire – che ci sorprende e ci indica nuovi sentieri, inediti percorsi. E come sempre accade, il cosmo ci espone volte per volta le informazioni che siamo finalmente in grado di comprendere, in una serie di concatenazioni virtuose che dall’ambito prettamente scientifico, ci spingono (come è accaduto proprio con la relatività generale, e poi con la fisica quantistica) ad allargare e modificare, rimotivare e alleggerire, i nostri stessi schemi di pensierio. Dunque è un’onda che va ben oltre la mera percezione del dato tecnico (due buchi neri in collisione, nelle profondità del cosmo) e arriva a lambire la struttura stessa della nostra coscienza, e della sua evoluzione personale e sociale, intima e “universale”.

Questa crescente evidenza di un universo tutto interconnesso, tutto in relazione, in intima connessione, può e deve essere letta – anche e prima di tutto – come una indicazione di percorso umano, come sempre è accaduto nella scienza. Perché questo Libro della Scienza, è qui per noi, in fondo. Per chi può leggerlo e trarne degli stimoli adeguati alla comprensione di sé stesso e del mondo (ambiti che mai più che ora possiamo considerare inseparabili).

Siamo in tempi estremi, di crisi per un verso, ma di grande possibilità per un altro verso. Perché il vecchio (anche in fisica, in cosmologia) deve recedere, perché una nuova visione avanza. Per un inedito connubio tra uomo e cosmo, e tra uomo e uomo, probabilmente ancora tutto da imparare. E da gustare.

Un buco nero senza direzione..

L’immagine qui riprodotta mostra gli effetti di un buco nero che ha già sperimentato almeno due imponenti “cambi di direzione”: già, poiché il suo asse di rotazione punta in una direzione diversa rispetto al passato. L’immagine in banda ottica è presa dalla Sloan Digital Sky Survey, ed è centrata su una radio galassia di nome 4C+00.58. A questa sono sovrapposte le immagini acquisite in banda X (in color oro, dalla sonda Chandra) e nel regime delle onde radio (in blu, dal Very Large Array)

La galassia 4C+00.58 con l'indicazione delle diverse "cavità" (Crediti: NASA/CXC/UMD/Hodges-Kluck et al. Radio: NSF/AUI/NRAO/VLA/UMD/Hodges-Kluck et al. )

La cosa interessante è che al centro di 4C+00.58 si trova un buco nero supermassivo che sta risucchiando a se una grande quantità di gas. Il gas in caduta verso il buco nero forma una struttura a disco, che a sua volta genera delle imponenti forze elettromagnetiche, capaci di convogliare parte del gas in strutture collimate ad alta velocità, i cosiddetti jet radio.

Le immagini in banda X mostrano anche quattro differenti “cavità”, ovvero regioni caratterizzate da una emissione in banda X più bassa della media, che si distribuiscono intorno al buco nero (la foto è stata trattata opportunamente, in modo che le cavità si potessero vedere bene).

Proprio qui viene il bello: secondo lo scenario proposto da un recente studio, l’asse di rotazione del buco nero una volta era diverso, ossia correva su una linea diagonale che partendo dalla regione in alto a destra si prolungava nella zona in basso a sinistra. Dopodichè però successe che la galassia si “scontrò” con un’altra galassia, più piccola (vi sono evidenze di questo dalle informazioni che ci giungono nella banda ottica).

Come conseguenza dell’impatto, si generò un nuovo jet che portava via il gas, a formare appunto le cavità #1 e #2. A seguito di questi notevoli cambiamenti anche l’asse di rotazione del buco nero cambiò direzione, e i jet si spostarono di conseguenza, andando ad estrarre materiale da due diverse zone, le cavità #3 e #4. Ecco il perché di ben quattro cavità, e non due, corrispondenti ai lobi del jet !

La storia non finì qui però, perché si rileva un ulteriore spostamento dell’asse del buco nero, probabilmente dovuto alla fusione con il buco nero nella galassia più piccola, oppure soltanto al materiale in caduta continua sul buco nero stesso.

Insomma, è la tormentata storia di un buco nero senza direzione.. o meglio, con troppe direzioni diverse! 🙂

NASA Press Release

NGC 6240, o la danza dei due buchi neri…

L’immagine che presentiamo si riferisce al sistema NGC 6240, ed è stata ottenuta combinando nuovi dati della sonda Chandra con immagini in banda ottica acquisite dal Telescopio Spaziale Hubble nello scorso anno. Già nel 2002, venne annunciata la scoperta in questo sistema di due buchi neri in fase di fusione, proprio basandosi su dati Chandra. I due buchi neri sono ad appena 3000 anni luce di distanza (un’inezia, per i parametri cosmici) e si possono vedere nella forma dei due puntini luminosi al centro dell’immagine.

Il sistema NGC 6240 come visto componendo dati da Chandra e da Hubble
Crediti: X-ray (NASA/CXC/MIT/C.Canizares, M.Nowak); Optical (NASA/STScI)

Gli scienziati ritengono che questi buchi neri siano tra loro così vicini perchè sono “colti” nell’atto di spiraleggiare uno intorno all’altro, in un processo che dovrebbe essere cominciato circa 30 milioni di anni fa. Si ritiene che alla fine i due oggetti compatti si fonderanno in un unico grande buco nero, anche se questo avverrà presumibilmente non prima di alcune decine o centinaia di  milioni di anni. Il fenomeno è certamente interessante e meritevole di ulteriori studi; basti pensare che il processo di fusione di buchi supermassivi ci si aspetta sia una delle più potenti sorgenti di onde gravitazionali che si possa trovare nell’intero Universo…

Chandra Press Release

Trovato un sistema di due buchi neri in rotazione

Trovare un ago in un pagliaio può anche sembrare semplice, in confronto all’arduo compito di rintracciare due buchi neri molto simili in orbita stretta attorno ad una galassia lontana…

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Alla scoperta dei turbolenti buchi neri…

Osservazioni davvero uniche delle rapide variazioni della radiazione luminosa che circonda due buchi neri hanno fornito nuove informazioni sull’energia colossale che fluisce all’interno di questi sistemi…

In particolare, è stato accuratamente monitorato il grado di correlazione tra le variazioni di luce visibile e quelle analoghe in banda X, su tempi molto corti: questo ha permesso agli astronomi di mostrare come i campi magnetici giochino un ruolo cruciale nel governare il modo in cui i buchi neri “ingoiano” parte della materia dello spazio a loro circostante.

L’immagine mostra una rappresentazione artistica di un sistema composto da una stella e un buco nero. (Credits: ESO/L. Calcada)

Nella figura si vede una ricostruzione artistica dei sistemi studiati dagli astronomi, utilizzando lo strumento ULTRACAM attaccato al Very Large Telescope di ESO. Gli oggetti indagati si chiamano Swift J1753.5-0127 e GX 339-4, e ognuno di questi contiene un buco nero ed una normale stella, separati da pochi milioni di chilometri. Tale distanza è piuttosto piccola, in realtà, se si considera che è appena il dieci per cento della distanza che separa Mercurio dal nostro Sole. A motivo della vicinanza dei due oggetti (stella e buco nero), vi è un flusso di materia che viene strappato dalla stella e cade verso il buco nero, formando un disco di gas caldo intorno a questo.

Per la diverse collisioni, la materia si scalda raggiungendo temperature anche di milioni di gradi. Vicino al buco nero, intensi campi magnetici nel disco accelerano questo gas caldo forzandolo in alcuni getti molto densi che fuoriescono in direzioni opposte allontanandosi dal buco nero.

Il periodo orbitale di Swift J1753.5-0127 è di poco più di tre ore, il che lo rende il più veloce buco nero mai trovato finora. A differenza di questo, il periodo di GX 339-4 è ben più lungo, essendo di circa 1,7 giorni.

ESO Press Release