Finora queste fusioni, come vengono chiamate, erano puramente ipotetiche. I ricercatori sapevano di unioni tra due buchi neri o tra due stelle di neutroni, ma non avevano la certezza che fosse possibile l’incontro anche tra due corpi celesti diversi finché un giorno, all’improvviso, gli è piombata addosso la prova. Che le fusioni avvengano è noto, perché sono stati individuati i segnali delle collisioni. Gli eventi così catastrofici sprigionano infatti onde gravitazionali che si propagano nello spazio in ogni direzione e dal 2015, grazie a strumenti supersensibili, riusciamo a intercettarle.

Le onde delle due fusioni sono state catturate a gennaio del 2020, ad appena dieci giorni l’una dall’altra. Gli eventi sono avvenuti ben oltre la nostra galassia: uno a circa novecento milioni di anni luce dalla Terra, l’altro perfino più lontano. “Fusione” è il termine elegante per descrivere quello che gli astronomi credono sia successo: in entrambi i casi i buchi neri erano decisamente più grandi delle stelle di neutroni. Phil Landry, astrofisico della California state university di Fullerton e coautore della scoperta, ha detto: “Secondo noi il buco nero ha divorato la stella in un boccone”.

Date le dimensioni colossali di questi fenomeni, si potrebbe pensare che quando le onde gravitazionali raggiungono la Terra, si annuncino in maniera clamorosa. Tutt’altro. Le collisioni cosmiche si manifestano, anzi, sotto forma di segnali debolissimi, distorsioni quasi impercettibili dei fasci di luce sospesi in un sofisticato strumento tecnologico. Pur essendo immense in origine, al loro arrivo lasciano tracce infinitesimali, piccole quanto lo siamo noi rispetto all’immensità dei fenomeni che cerchiamo di misurare.

Questi eventi imponenti si verificano di continuo nel cosmo. Alla luce delle nuove scoperte si stima che la fusione tra un buco nero e una stella di neutroni avvenga circa una volta al mese, a non più di un miliardo di anni luce da noi.

Simili fusioni permettono agli astronomi di studiare la vita delle stelle. In fondo anche le stelle di neutroni e i buchi neri sono stati astri come tanti, il cui unico compito era continuare a ruotare e a splendere. Quando esauriscono il carburante, alcune delle stelle più grandi esplodono diventando supernove e i loro resti possono mutarsi in un infinito vuoto invisibile (il buco nero) o in un denso gioiello luminoso (la stella di neutroni).

Come fanno un buco nero e una stella di neutroni a ritrovarsi così vicini? Un’ipotesi è che le due stelle si trasformino in supernove una dopo l’altra. Le stelle restano tali finché producono abbastanza energia da contrastare la costante pressione della gravità che tenta di farle collassare. “Se in un sistema binario una stella esplode diventando una supernova, e una manciata di materiale finisce sull’altra, l’equilibrio si sovverte”, spiega Landry. La forza di questo “starnuto” cosmico può causare l’esplosione della seconda stella. Una diventa un buco nero e l’altra una stella di neutroni, e un giorno s’incontreranno. Altra ipotesi: immaginate il centro di una galassia in cui le condizioni sono così estreme che perfino giganti come buchi neri e stelle di neutroni sono sbatacchiati di qua e di là, rendendo più probabili le collisioni cosmiche.

La fusione di corpi celesti estremi, in tutte le possibili combinazioni, potrebbe aiutare gli scienziati a risolvere un antico mistero: come ha fatto l’universo a procurarsi alcuni dei suoi metalli più pesanti come oro, argento e platino. Se il contributo delle supernove non basta a spiegarli tutti, nel 2017 gli astronomi hanno dimostrato che la collisione tra due stelle di neutroni produce elementi pesanti. Che ci sia anche lo zampino dell’unione di buchi neri e stelle di neutroni? ◆ sdf