Didascalia: uno studio del MIT rileva che, per ora, il catalogo delle binarie conosciute dei buchi neri non rivela nulla di fondamentale su come si formano i buchi neri. Nella foto è raffigurata una simulazione della luce emessa da un sistema binario di buchi neri supermassicci in cui il gas circostante è otticamente sottile (trasparente). Credito: Goddard Space Flight Center della NASA
I ricercatori affermano che le attuali misurazioni dei buchi neri non sono sufficienti per determinare il processo di formazione di questi giganti invisibili nell’universo.
Il modo in cui un
Gli astronomi sperano di scoprire quale di queste storie di origine sia più probabile analizzando le 69 binarie confermate rilevate fino ad oggi. Ma un nuovo studio rileva che per ora l’attuale catalogo di binari non è sufficiente per rivelare qualcosa di fondamentale su come si formano i buchi neri.
In uno studio apparso sulla rivista Lettere di astronomia e astrofisica, MIT i fisici mostrano che quando tutte le binarie conosciute e i loro spin vengono elaborati in modelli di formazione di buchi neri, le conclusioni possono apparire molto diverse, a seconda del particolare modello utilizzato per interpretare i dati.
Le origini di un buco nero possono quindi essere “provocate” in modi diversi, a seconda delle ipotesi di un modello su come funziona l’universo.
“Quando cambi il modello e lo rendi più flessibile o fai ipotesi diverse, ottieni una risposta diversa su come si sono formati i buchi neri nell’universo”, afferma la coautrice dello studio Sylvia Biscoveanu, una
Ma quale frazione di binari si forma attraverso un canale rispetto all’altro? La risposta, secondo gli astronomi, dovrebbe risiedere nei dati e, in particolare, nelle misurazioni degli spin dei buchi neri.
Ad oggi, gli astronomi hanno derivato gli spin dei buchi neri in 69 sistemi binari, che sono stati scoperti da una rete di rilevatori di onde gravitazionali tra cui LIGO negli Stati Uniti e la sua controparte italiana Virgo. Ogni rilevatore ascolta i segnali di
Girare i dati
Nel loro nuovo studio, il team del MIT ha testato se gli stessi dati avrebbero prodotto le stesse conclusioni se lavorati su modelli teorici leggermente diversi di come si formano i buchi neri.
Il team ha prima riprodotto le misurazioni dello spin di LIGO in un modello ampiamente utilizzato di formazione di buchi neri. Questo modello presuppone che una frazione delle binarie nell’universo preferisca produrre buchi neri con spin allineati, mentre il resto delle binarie ha spin casuali. Hanno scoperto che i dati sembravano concordare con le ipotesi di questo modello e hanno mostrato un picco in cui il modello prevedeva che ci sarebbero stati più buchi neri con spin simili.
Hanno quindi modificato leggermente il modello, alterando i suoi presupposti in modo tale da prevedere un orientamento leggermente diverso degli spin preferiti del buco nero. Quando hanno elaborato gli stessi dati in questo modello ottimizzato, hanno scoperto che i dati erano stati spostati per allinearsi alle nuove previsioni. I dati hanno anche fatto cambiamenti simili in altri 10 modelli, ciascuno con un’ipotesi diversa su come i buchi neri preferiscono ruotare.
“Il nostro articolo mostra che il tuo risultato dipende interamente da come modelli la tua astrofisica, piuttosto che dai dati stessi”, afferma Biscoveanu.
“Abbiamo bisogno di più dati di quanto pensassimo se vogliamo fare un’affermazione indipendente dalle ipotesi astrofisiche che facciamo”, aggiunge Vitale.
Di quanti dati in più avranno bisogno gli astronomi? Vitale stima che una volta che la rete LIGO si riavvierà all’inizio del 2023, gli strumenti rileveranno un nuovo buco nero binario ogni pochi giorni. Nel corso del prossimo anno, ciò potrebbe aggiungere fino a centinaia di misurazioni in più da aggiungere ai dati.
“Le misurazioni degli spin che abbiamo ora sono molto incerte”, afferma Vitale. “Ma man mano che ne costruiamo molti, possiamo ottenere informazioni migliori. Quindi possiamo dire, indipendentemente dai dettagli del mio modello, i dati mi raccontano sempre la stessa storia, una storia a cui potremmo quindi credere.
Riferimento: “Spin it as you like: The (lack of a) measurement of the spin tilt distribution with LIGO-Virgo-KAGRA binary black holes” di Salvatore Vitale, Sylvia Biscoveanu e Colm Talbot, 9 dicembre 2022, Lettere di astronomia e astrofisica.
DOI: 10.1051/0004-6361/202245084
Questa ricerca è stata sostenuta in parte dalla National Science Foundation.
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