L’importanza del segnale rilevato e perché sfida i modelli astrofisici (nell'immagine: simulazione artistica della fusione di due buchi neri. Crediti: ESA)

Era il 2015 quando, per la prima volta, furono osservate direttamente le onde gravitazionali previste dalla Relatività Generale di Einstein: una scoperta storica resa possibile dalla fusione di due buchi neri. Oggi, dieci anni dopo, le stesse onde hanno rivelato qualcosa di ancora più sorprendente: la nascita di un buco nero con circa 225 volte la massa del Sole, frutto della coalescenza - cioè l’unione - di due progenitori da circa 100 e 140 masse solari.

La rilevazione, soprannominata GW231123, è avvenuta il 23 novembre 2023 ed è stata annunciata a luglio di quest’anno dalla collaborazione internazionale LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). Si tratta di un record assoluto e di una sfida aperta ai modelli teorici attuali: secondo le teorie più accreditate, infatti, buchi neri di queste dimensioni non dovrebbero formarsi direttamente dal collasso di una singola stella.

I buchi neri sono il risultato del processo evolutivo di stelle particolarmente massicce, molto più grandi del Sole. Gli scienziati riescono a spiegare bene la formazione di buchi neri entro una determinata fascia di massa, generalmente compresa fra circa 65 e 120/130 masse solari (con piccole variazioni a seconda dei modelli); perciò in questo caso la massa dei due progenitori è in un range che può essere considerato proibito dai normali processi evolutivi stellari.

Secondo i ricercatori della collaborazione LVK, è possibile che entrambi i progenitori fossero a loro volta il risultato di fusioni precedenti — una traccia compatibile con la cosiddetta formazione gerarchica, che avverrebbe in ambienti estremamente densi come ammassi globulari o dischi attorno a buchi neri supermassicci.

Il segnale, durato meno di un secondo, ha lasciato una firma inequivocabile nei rilevatori gravitazionali: un’onda di spaziotempo generata da due buchi neri che si avvicinano, orbitano l’uno attorno all’altro e infine si fondono. Il buco nero risultante dalla coalescenza ha una massa inferiore alla somma di quelle dei progenitori: parte della massa, infatti, viene convertita in energia, principalmente sotto forma di onde gravitazionali. Queste ultime, oggi rilevabili con precisione, trasportano informazioni preziose sugli eventi che le generano — anche se invisibili alla luce.

Le masse in gioco nel segnale GW231123 implicano anche una rotazione estremamente rapida. Secondo il Dr. Charlie Hoy dell’Università di Portsmouth, queste velocità sono “vicine al limite concesso dalla teoria della Relatività Generale di Einstein”, rendendo necessarie analisi approfondite e modelli teorici più sofisticati. Ci vorranno anni, spiegano i ricercatori, per estrarre dal segnale tutto il suo potenziale scientifico.

Anche l’Italia ha avuto un ruolo in questa scoperta: il rilevatore Virgo, situato nei pressi di Pisa, fa parte della collaborazione insieme agli interferometri LIGO (negli Stati Uniti) e KAGRA (in Giappone). All’analisi dei dati hanno contribuito diversi gruppi italiani come l’INFN e diverse Università, tra cui l’Università di Perugia.

Eventi come GW231123 spingono l’astrofisica osservativa sempre più avanti. Ogni segnale non è solo una conferma della teoria di Einstein, ma una finestra su ambienti estremi ancora poco compresi — e sull’evoluzione dell’universo stesso.

Citazioni tratte da comunicati stampa su ScienceDaily ed EurekAlert, luglio 2025.