Si possono “ascoltare” i buchi neri? Una nuova finestra sull’Universo

Per la prima volta gli scienziati hanno individuato un segnale che sembra portare informazioni dirette dai dintorni immediati di un buco nero appena nato. Se la scoperta verrà confermata da nuove osservazioni, forse avere a disposizione un metodo del tutto inedito per studiare ciò che accade proprio a ridosso di un buco nero, senza doverlo mai “vedere” con la luce. I ricercatori analizzati hanno analizzato GW250114, un evento di fusione tra due buchi neri estremamente potenti e hanno isolato al suo interno un fenomeno chiamato “onda diretta”: una componente sottile del segnale gravitazionale, prevista dai modelli teorici, ma finora mai catturata realmente dagli strumenti. Questo segnale sembra provenire da una zona vicinissima all’orizzonte degli eventi, cioè il confine oltre il quale nulla, nemmeno la luce, può più sfuggire alla gravità del buco nero. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature e apre la possibilità che gli osservatori di onde gravitazionali diventino strumenti capaci di esplorare regioni inaccessibili da quando i buchi neri furono teorizzati per la prima volta grazie alla relatività generale di Albert Einstein. Finora gli astronomi erano riusciti a fotografare il gas incandescente che orbita attorno ad alcuni buchi neri supermassicci e a rilevare decine di fusioni di tali oggetti tramite onde gravitazionali, ma l’orizzonte degli eventi in sé era rimasto un territorio quasi impossibile da indagare direttamente. Secondo Sizheng Ma, coautore dello studio e ricercatore post-dottorato al Perimeter Institute for Theoretical Physics, in Canada, questo nuovo segnale offre un’occasione rara per osservare cosa succede subito dopo lo scontro tra due buchi neri. «Quando due buchi neri si fondono, scuotono violentemente lo spaziotempo stesso», ha spiegato. «Per un breve istante, la regione vicinissima all’orizzonte degli eventi del buco nero appena formato viene risucchiata in un vortice rapido, che si dissolve altrettanto in fretta». L’onda diretta sarebbe proprio la parte del segnale generata in quella regione, che porta verso l’esterno l’impronta di quel movimento vorticoso. «Ecco perché è così interessante», ha aggiunto Ma. «Potrebbe permetterci di “ascoltare” ciò che accade vicino all’orizzonte, una regione che non possiamo osservare direttamente con la luce». L’Esa mette nel mirino Encelado: a caccia di vita sotto il ghiaccio L’evento perfetto Il team si è concentrato su GW250114, la fusione tra due buchi neri rilevata il 14 gennaio 2025 dai due rivelatori LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) di Hanford, nello stato di Washington, e Livingston, in Louisiana. «I nostri precedenti studi teorici prevedevano che la fusione di buchi neri dovesse produrre un segnale a onda diretta proprio dalla regione vicina all’orizzonte degli eventi», ha spiegato Ma. «La grande domanda era se questo effetto poteva davvero essere osservato nei dati reali». GW250114 si è rivelato l’evento perfetto per metterlo alla prova: «Era abbastanza forte, nitido e vicino alle condizioni teoriche ideali perché questo segnale poteva essere visibile», ha detto il ricercatore. Per isolare questa caratteristica sfuggente, i ricercatori hanno prima sottratto dal segnale la parte già ben conosciuta, quella generata dal buco nero appena formato mentre si assesta dopo la fusione. Hanno poi esaminato ciò che restava, per capire se si trattasse solo di rumore strumentale oppure di un segnale fisico reale. «Il segnale residuo seguiva esattamente il ritmo e l’andamento di attenuazione previsti per un’onda generata nella regione immediatamente a ridosso dell’orizzonte degli eventi del buco nero finale» ha spiegato Ma. Il team ha così concluso che quel residuo corrisponde al comportamento atteso per un’onda diretta, così come ipotizzato dalla teoria. Il destino lontano della Luna: cosa ne sarà del nostro satellite tra miliardi di anni Un nuovo strumento I ricercatori sono chiari su un punto: la scoperta non rivela cosa si nasconda dentro un buco nero. Offre piuttosto un nuovo strumento osservativo per studiare la regione appena all’esterno dell'orizzonte degli eventi. «I dati sulle onde gravitazionali sembrano portare un’impronta proveniente da una zona vicinissima all’orizzonte degli eventi del buco nero appena formato, il celebre punto di non ritorno», ha detto Ma. Le misurazioni sono coerenti con l’idea che lo spaziotempo in quella regione venga rapidamente trascinato in rotazione dal buco nero stesso – un fenomeno noto come frame dragging, che avviene all’interno della cosiddetta ergosfera – mentre il segnale si attenua rapidamente a causa dell’intensità del campo gravitazionale. Il ricercatore ritiene che questo approccio potrebbe in futuro rivelarsi utile anche per esplorare temi come la gravità quantistica o il celebre paradosso dell’informazione dei buchi neri, cioè la domanda ancora aperta se le informazioni che cadono in un buco nero vanno davvero perse per sempre. Al momento, però, il metodo non è ancora in grado di testare direttamente queste ipotesi. «Se effetti quantistici, o qualsiasi deviazione dal modello standard dei buchi neri, lasciano un'impronta misurabile, allora le onde dirette potrebbero, in linea di principio, aiutarci a cercarle in futuro», ha spiegato. Gli autori dello studio avvertono che questa scoperta si basa per ora su un singolo evento. GW250114 ha offerto condizioni eccezionalmente favorevoli, ma per avere prova davvero solida sarà necessario individuare segnali simili in molte altre fusioni di buchi neri. «Ci sono due direzioni principali da seguire», ha spiegato Ma. «La prima è la teoria». I modelli attuali colgono i principi fisici fondamentali, ma restano semplificati: serviranno descrizioni più realistiche e raffinate delle fusioni tra buchi neri. «Il secondo elemento è l’osservazione», ha aggiunto. «Questo risultato nasce da un evento eccezionalmente forte e pulito: la conferma più solida arriverà solo osservando lo stesso tipo di schema anche in altre fusioni di buchi neri». Man mano che i rivelatori di onde gravitazionali miglioreranno la propria sensibilità e capteranno un numero crescente di fusioni, i ricercatori sperano di stabilire se le onde dirette siano una caratteristica universale di questi eventi cosmici. Se le osservazioni future confermeranno questi risultati, gli scienziati potrebbero aver trovato finalmente ciò che cercavano da decenni: una vera finestra di osservazione diretta sui confini stessi di un buco nero. Artico russo, è corsa al petrolio “inesauribile”: il mito dell’origine degli idrocarburi Missioni complesse La missione Artemis III, prevista per il 2027, non porterà ancora astronauti sulla Luna come inizialmente previsto, ma sarà comunque una delle operazioni spaziali più complesse mai organizzate dalla Nasa. L’obiettivo è collaudare in orbita terrestre tutte le tecnologie indispensabili per il successivo sbarco lunare di Artemis IV. A bordo della capsula Orion voleranno quattro astronauti, tra i quali Luca Partitano dell’Esa, lanciati dal razzo Space Launch System (SLS). Una volta raggiunta l’orbita terrestre bassa, la missione entrerà nella sua fase più delicata: Orion dovrà effettuare rendezvous e attracchi con uno o addirittura due prototipi dei futuri veicoli destinati a trasportare gli equipaggi sulla superficie lunare. Si tratta dello Starship Human Landing System di SpaceX e del Blue Moon di Blue Origin, entrambi ancora in fase di sviluppo. Artemis II è partita, gli astronauti in viaggio verso la Luna Tre lanci in successione Per realizzare questa dimostrazione saranno necessari addirittura tre lanci indipendenti: quello del razzo SLS con Orion, quello dello Starship e quello del razzo New Glenn di Blue Origin con il suo lander. Tutti questi veicoli dovranno trovarsi nello spazio nello stesso periodo e operare in perfetto coordinamento. È proprio questa complessa coreografia a rendere Artemis III una missione senza precedenti. L’equipaggio trascorrerà circa due settimane in orbita, durante le quali saranno testati sistemi di navigazione, procedure di attracco, supporto vitale e comunicazioni. Gli astronauti potranno anche entrare nei lander per verificarne abitabilità e funzionalità. Parallelamente verranno raccolti dati scientifici sulla Terra e sull’ambiente spaziale. La Nasa considera questa missione un passaggio obbligato per ridurre i rischi delle future spedizioni lunari. Invece di tentare direttamente un allunaggio con sistemi ancora poco collaudati, l’agenzia preferisce verificare ogni procedura in prossimità della Terra, dove un eventuale problema sarebbe molto più semplice da gestire. Se Artemis III avrà successo, aprirà la strada ad Artemis IV, che dovrebbe riportare esseri umani sulla superficie della Luna nel 2028, questa volta nella regione del Polo Sud lunare.