Memoria dello Spazio

Di solito al centro di una galassia come la Via Lattea si trova un buco nero supermassiccio, la cui massa (che può essere di milioni o addirittura miliardi di masse solari) si è accresciuta nel tempo, facendo a pezzi e divorando tutto ciò che si è trovato irretito nell’imbuto della sua attrazione gravitazionale. Quando la situazione si stabilizza, i pasti stellari del buco nero divengono però rari, molto rari: 1 ogni 100.000 anni o giù di lì.

Ma le cose possono cambiare radicalmente quando due galassie collidono. In un caso simile, attirati dalla reciproca gravità, i buchi neri supermassicci al centro di ciascuna delle galassie collidenti migrano l’uno nei pressi dell’altro, finché rimangono impigliati in un girotondo mortale che li porta a scontrarsi e, finalmente, a fondersi. L’enorme massa dei due corpi deforma lo spazio tempo producendo onde gravitazionali. La fusione, poi, libera una gran quantità di onde gravitazionali in una direzione preferenziale, il che produce un gigantesco rinculo, che spara il buco nero nato dalla fusione lontano dal luogo in cui è avvenuta la collisione.

Il calcio gravitazionale può essere un evento molto fortunato per il neo-buco nero, che potrebbe trovarsi a sfrecciare in un campo stellare ricco di prede: una quantità di ignare stelle che, in pochi anni, si trasformeranno nelle pietanze di un’immensa “cena di Trimalcione”, apparecchiata dal caso per il buco nero vagabondo. Secondo i calcoli degli astronomi, la frequenza dei pasti stellari del buco nero potrebbe lievitare da uno ogni 100.000 anni a uno ogni dieci anni.

Gli scienziati pensano ora di sfruttare la possibilità di cogliere sul fatto un buco nero che disgrega e divora una stella, per misurare con la massima precisione il peso dell’energia oscura nel budget energetico dell’universo.

Ma andiamo con ordine. Quando una stella viene ingoiata, i materiali residui in orbita intorno al buco nero, scontrandosi a velocità relativistiche, producono una brillantissima emissione di energia, simile per intensità a una supernova, che decade dopo un certo tempo con una curva caratteristica. Gli osservatori attivati sulla Terra per monitorare perpetuamente il cielo – per esempio i progetti Pan-STARRS e Large Synoptic Survey Telescope – sono in grado di individuare questi fenomeni e determinare con grande precisione lo spostamento verso il rosso, il cosiddetto redshift, della galassia in cui il buco nero ha “pranzato”.

Parallelamente, l’osservatorio spaziale per la rilevazione di onde gravitazionali LISA (Laser Interferometer Space Antenna), che dovrebbe essere lanciato tra qualche anno, sarà in grado - si spera - di determinare con altrettanta precisione la distanza alla quale si trova la galassia in cui si è verificato l’evento. In tal modo, i ricercatori avranno a disposizione uno strumento nuovo e precisissimo per misurare l’espansione dell’universo e, di conseguenza, l’intensità che deve avere l’energia oscura per determinare quel tasso di espansione.

La rilevazione fotometrica da sola può misurare esattamente lo spostamento verso il rosso ma non la distanza alla quale si è verificato l’evento (oggi deriviamo le distanze delle galassie più lontane proprio dallo spostamento verso il rosso, ma è un metodo non del tutto affidabile); al contrario, la costellazione di satelliti LISA sarà in grado di misurare la distanza con un errore non maggiore dell’1%, ma non sarà altrettanto preciso nel determinare la posizione. Ecco dunque che, facendo lavorare insieme i due sistemi - la fotometria per determinare la posizione e la rilevazione delle onde gravitazionali per misurare la distanza - sarà possibile raggiungere un livello di accuratezza senza precedenti nella misurazione delle distanze cosmiche. Non resta ora che attendere il prossimo “pasto” di un buco nero vagabondo e, soprattutto, la partenza della missione LISA.

Di tutto ciò parla uno studio pubblicato a marzo 2011 sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.