LIGO cattura un segnale che potrebbe finalmente dare alla materia oscura qualcosa da fare

I buchi neri primordiali sono stati una delle ipotesi preferite dell'astronomia per decenni - l'equivalente celeste di un "forse più tardi" che non è mai arrivato. Ora, ricercatori dell'Università di Miami pensano che una recente rilevazione di onde gravitazionali possa finalmente portare questi antichi oggetti fuori dal regno della teoria e nella categoria "oh, quindi è lì che si nascondeva la materia oscura".

I buchi neri primordiali, per chi non è aggiornato sulle leggende dell'universo primordiale, si pensa si siano formati durante la prima frazione di secondo dopo il Big Bang, molto prima che le prime stelle o galassie si organizzassero. A differenza dei buchi neri creati dal collasso di stelle, questi oggetti ipotetici potrebbero variare in dimensioni da qualcosa di piccolo come un asteroide a corpi molto più grandi - praticamente la robaccia della soffitta dell'universo.

Sebbene nessun buco nero primordiale sia mai stato confermato, gli scienziati credono che potrebbero rispondere a diverse grandi domande sull'universo. Una delle più grandi è la natura della materia oscura, la sostanza invisibile che costituisce circa l'85% di tutta la materia e fornisce l'attrazione gravitazionale che aiuta a tenere insieme le galassie. Quindi, sai, piuttosto importante.

"Crediamo che il nostro studio aiuterà a confermare che esistono davvero," ha detto Nico Cappelluti, professore associato nel Dipartimento di Fisica dell'Università di Miami, riferendosi alla ricerca condotta con lo studente di dottorato Alberto Magaraggia.

Il loro lavoro si basa su una possibile scoperta riportata dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), che alla fine dello scorso anno ha rilevato un insolito segnale di onda gravitazionale. Le onde gravitazionali sono increspature nello spaziotempo prodotte da alcuni degli eventi più violenti dell'universo, incluse le collisioni tra buchi neri - praticamente l'equivalente cosmico di lanciare un sasso in uno stagno, se il sasso fosse un buco nero e lo stagno fosse il tessuto della realtà.

La maggior parte dei buchi neri conosciuti si forma dopo che stelle massicce esplodono come supernove. Le loro masse tipicamente vanno da diverse volte la massa del Sole a miliardi di masse solari. Ma a novembre, LIGO ha emesso un allarme automatico per una fusione in cui almeno un oggetto sembrava avere meno di una massa solare. Un buco nero così piccolo sarebbe difficile da spiegare attraverso l'evoluzione stellare convenzionale e potrebbe invece indicare un buco nero primordiale - l'equivalente astronomico di trovare un osso di dinosauro nel tuo giardino.

Non tutti sono convinti. Alcuni astrofisici hanno suggerito che il segnale potrebbe essere semplicemente rumore all'interno dei rilevatori estremamente sensibili di LIGO piuttosto che prova di una notevole nuova scoperta. Perché a volte un blip è solo un blip.

Cappelluti e Magaraggia sostengono che l'oggetto rilevato sia meglio spiegato come un buco nero primordiale formatosi nelle condizioni dense dell'universo primordiale, molto prima che esistessero le stelle. Per testare questa idea, i ricercatori hanno stimato quanti buchi neri primordiali potrebbero esistere in tutto il cosmo e con quale frequenza LIGO dovrebbe rilevarli. "I nostri risultati sono incoraggianti," ha detto Magaraggia. "Prevediamo che buchi neri subsolari come quello che LIGO potrebbe aver osservato dovrebbero effettivamente essere rari, coerente con quanto raramente tali eventi siano stati visti finora."

I loro risultati, pubblicati su The Astrophysical Journal, suggeriscono che il misterioso segnale di LIGO non ha alcuna spiegazione astrofisica convenzionale ed è più coerente con un buco nero primordiale. Lo studio "suggerisce che la spiegazione più plausibile per il segnale di LIGO, che manca di qualsiasi spiegazione astrofisica convenzionale, è la rilevazione di un buco nero primordiale," ha detto Cappelluti. "E la nostra ricerca indica che questi buchi neri primordiali potrebbero rappresentare una porzione significativa, se non tutta, della materia oscura."

Tuttavia, entrambi i ricercatori sottolineano che una singola rilevazione non è sufficiente per risolvere la questione. Per ora, gli scienziati devono aspettare per vedere se LIGO e i suoi partner internazionali registreranno eventi aggiuntivi che corrispondono allo stesso schema. "LIGO ha captato ciò che è una prova molto forte"