La Collaborazione internazionale LIGO–Virgo–KAGRA (LVK) ha pubblicato il nuovo catalogo aggiornato degli eventi di onde gravitazionali osservati finora. Il documento, chiamato Gravitational Wave Transient Catalog-5.0 (GWTC-5.0), raccoglie tutti gli eventi rilevati dalla prima storica osservazione del 2015 fino a gennaio 2025, portando il totale a 390 segnali confermati. Solo durante l’ultima parte della quarta campagna osservativa, nota come O4b, sono stati identificati 161 nuovi eventi.
I dati provengono dai due interferometri LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) negli Stati Uniti, dal rivelatore Virgo in Italia e dal giapponese KAGRA (KAmioka GRAvitational wave). Insieme, questi strumenti formano una rete globale capace di misurare minuscole deformazioni dello spazio-tempo causate da fenomeni cosmici estremi, come la fusione di buchi neri o stelle di neutroni.
Il nuovo catalogo è un passo importante per l’astronomia gravitazionale. Con quasi 400 eventi disponibili, gli scienziati possono ora studiare le popolazioni di buchi neri su larga scala e testare la relatività generale con una precisione mai raggiunta prima. La sola quarta campagna osservativa contiene circa il 75% di tutti gli eventi osservati dal 2015, un risultato reso possibile dai continui miglioramenti tecnici apportati ai rivelatori negli ultimi anni, e che fa ben sperare per gli anni futuri.
Il catalogo include anche alcuni eventi eccezionali. Tra questi ci sono la localizzazione più precisa mai ottenuta per una sorgente di onde gravitazionali, il segnale più nitido mai registrato e nuove prove dell’esistenza di buchi neri di seconda generazione, cioè oggetti formati da fusioni precedenti.
Il segnale localizzato con la massima precisione
Uno degli eventi più importanti del nuovo catalogo è GW240615, osservato il 15 giugno 2024. Il segnale è stato rilevato contemporaneamente da LIGO e da Virgo, permettendo agli scienziati di localizzare la sorgente con una precisione record. L’area di incertezza nel cielo è stata ridotta a circa 6 gradi quadrati, il miglior risultato mai ottenuto nell’astronomia gravitazionale.
L’evento è stato prodotto dalla fusione di due buchi neri con masse di circa 26 e 30 volte quella del Sole, avvenuta a oltre 3 miliardi di anni luce dalla Terra. Una localizzazione così precisa è particolarmente importante perché permette ai telescopi tradizionali di cercare eventuali segnali associati, come emissioni di luce o raggi gamma. Questo approccio, chiamato astronomia multi-messenger, combina informazioni provenienti da diversi tipi di osservazioni per studiare gli eventi cosmici in modo più completo.
Il risultato è stato possibile grazie al ritorno operativo di Virgo nell’aprile 2024, dopo una fase di aggiornamento tecnico. Avere tre rivelatori attivi contemporaneamente consente infatti di triangolare la posizione delle sorgenti con molta più accuratezza rispetto a quanto possibile con due soli strumenti.
L’aumento della precisione nelle misure sta anche aiutando gli astronomi a migliorare la stima della costante di Hubble, il parametro che descrive la velocità di espansione dell’Universo. Il suo valore esatto è ancora oggetto di una delle principali tensioni della cosmologia moderna.
Buchi neri di seconda generazione e segnali sempre più chiari
Tra gli eventi inclusi nel catalogo c’è anche GW250114, il segnale di onde gravitazionali più nitido mai osservato. Il rapporto segnale-rumore ha raggiunto il valore record di 76.9, permettendo agli scienziati di analizzare il fenomeno con un livello di dettaglio senza precedenti.
Il segnale è stato generato dalla fusione di due buchi neri con masse molto simili, circa 32 e 34 masse solari, a oltre un miliardo di anni luce dalla Terra. La qualità eccezionale dei dati ha già permesso alla Collaborazione LVK di realizzare il test più accurato mai eseguito della relatività generale e di confermare il teorema dell’area dei buchi neri proposto da Stephen Hawking.
Il nuovo catalogo contiene anche ulteriori indizi sull’esistenza dei cosiddetti buchi neri di seconda generazione. Gli eventi GW241011 e GW241110 mostrano infatti caratteristiche compatibili con oggetti nati da fusioni precedenti. In particolare, gli scienziati hanno osservato proprietà insolite nello spin dei buchi neri coinvolti, cioè nella velocità e nell’orientamento della loro rotazione.
Questi sistemi potrebbero formarsi in ambienti molto densi, come gli ammassi stellari, dove le collisioni tra buchi neri possono avvenire più volte nel corso del tempo. Con il numero crescente di eventi osservati, i ricercatori stanno iniziando a distinguere diverse popolazioni di buchi neri e a capire meglio come questi oggetti si formino ed evolvano nell’Universo.
La quarta campagna osservativa non è ancora stata analizzata completamente. Il rilascio finale dei dati di O4 è previsto entro dicembre 2026, e potrebbe aumentare ulteriormente il numero totale di eventi osservati.
