Per la prima volta, gli scienziati ritengono di aver rilevato una fusione di due buchi neri con orbite eccentriche. Secondo un articolo pubblicato su Nature Astronomy da ricercatori del Rochester Institute of Technology's Center for Computational Relativity and Gravitation e dell'Università della Florida, questo può aiutare a spiegare come alcune delle fusioni di buchi neri rilevate da LIGO Scientific Collaboration e Virgo Collaboration siano molto più pesanti di quanto si pensasse possibile in precedenza.
Le orbite eccentriche sono un segno che i buchi neri potrebbero divorare ripetutamente gli altri durante incontri casuali in aree densamente popolate da buchi neri come i nuclei galattici. Gli scienziati hanno studiato la più massiccia binaria di onde gravitazionali osservata fino ad oggi, GW190521, per determinare se la fusione avesse orbite eccentriche.
"Le masse stimate dei buchi neri sono più di 70 volte le dimensioni del nostro Sole ciascuna, collocandole ben al di sopra della massa massima stimata prevista attualmente dalla teoria dell'evoluzione stellare", ha dichiarato Carlos Lousto, professore presso la School of Mathematical Sciences e membro del CCRG. "Questo è un caso interessante da studiare come un sistema binario di buchi neri di seconda generazione e apre a nuovi possibili scenari di formazione di buchi neri in ammassi stellari densi".
Un team di ricercatori del RIT tra cui Lousto, il ricercatore associato James Healy, Jacob Lange '20 Ph.D. (scienze astrofisiche e tecnologia), la professoressa e direttrice del CCRG Manuela Campanelli, il professore associato Richard O'Shaughnessy e i collaboratori dell'Università della Florida stanno cercando di vedere se i buchi neri avevano orbite altamente eccentriche prima della fusione. Hanno scoperto che la fusione è meglio spiegata da un modello ad alta eccentricità. Per raggiungere questo obiettivo, il team ha eseguito centinaia di nuove simulazioni numeriche complete in supercomputer di laboratorio locali e nazionali, impiegando quasi un anno di ricerca.
"Questo rappresenta un importante progresso nella nostra comprensione di come i buchi neri si fondono", ha detto Campanelli. "Attraverso le nostre sofisticate simulazioni al supercomputer e la ricchezza di nuovi dati forniti dai rivelatori in rapida evoluzione di LIGO e Virgo, stiamo facendo nuove scoperte sull'universo a ritmi sorprendenti".
Un'estensione di questa analisi da parte dello stesso team RIT e UFL ha utilizzato una possibile controparte elettromagnetica osservata dalla Zwicky Transient Facility per calcolare in modo indipendente la costante cosmologica di Hubble con GW150521 come fusione eccentrica di buchi neri binari.