Qualcosa di strano è stato captato dai rilevatori di LIGO, e potrebbe cambiare radicalmente la comprensione dell’universo. Un segnale gravitazionale anomalo, individuato dall’osservatorio americano, ha riacceso le speranze attorno a un’ipotesi affascinante: i buchi neri primordiali potrebbero davvero esistere. E se fosse confermato, questo significherebbe anche avere finalmente una risposta concreta sulla natura della materia oscura, quel componente invisibile che rappresenta circa l’85 percento di tutta la materia nell’universo.

A lanciare la proposta sono stati Nico Cappelluti, professore associato di fisica all’Università di Miami, e il dottorando Alberto Magaraggia. La loro ricerca, pubblicata su The Astrophysical Journal, parte da un evento rilevato da LIGO verso la fine dello scorso anno: una fusione in cui almeno uno degli oggetti coinvolti sembrava avere una massa inferiore a quella del Sole. Un dettaglio che non torna, perché i buchi neri convenzionali nascono dal collasso di stelle massicce, e non possono essere così leggeri. L’unica spiegazione plausibile, secondo i ricercatori, è che si tratti proprio di un buco nero primordiale, formatosi nelle condizioni estreme della prima frazione di secondo dopo il Big Bang, molto prima che esistessero stelle o galassie.

Non tutti nella comunità scientifica sono convinti. Alcuni astrofisici sospettano che il segnale possa essere semplice rumore strumentale, dato che i rilevatori di LIGO sono sensibili a un livello quasi inconcepibile. Però i numeri dello studio reggono: Cappelluti e Magaraggia hanno stimato quanti buchi neri primordiali dovrebbero esistere nell’universo e con quale frequenza LIGO potrebbe intercettarli. I risultati coincidono con la rarità degli eventi osservati finora, il che rende la spiegazione coerente.

Dalla Guerra Fredda a oggi: una teoria che aspettava le prove

L’idea dei buchi neri primordiali non è nuova. Risale agli anni della Guerra Fredda, quando gli scienziati sovietici Yakov Zeldovich e Igor Novikov ne ipotizzarono per primi l’esistenza. Poi, nei primi anni Settanta, Stephen Hawking riprese il concetto ampliandolo: questi oggetti potevano essere abbondanti, emettere radiazione e, soprattutto, spiegare la materia oscura. Per decenni, però, mancavano gli strumenti per cercarli davvero.

LIGO ha cambiato tutto. Il 14 settembre 2015, l’osservatorio ha rilevato per la prima volta le onde gravitazionali, confermando una previsione fondamentale della relatività generale di Einstein e aprendo un modo completamente nuovo di studiare il cosmo. Da allora, ogni segnale anomalo viene esaminato con attenzione, e quello recente ha caratteristiche che lo rendono particolarmente interessante.

Il futuro della caccia ai buchi neri primordiali

Cappelluti lo dice chiaramente: una singola rilevazione non basta. Servono altri segnali con le stesse caratteristiche per avere la conferma definitiva. Ma quello che è emerso finora non può essere ignorato. LIGO, insieme ai suoi partner internazionali come il rilevatore Virgo in Italia e l’osservatorio sotterraneo KAGRA in Giappone, continuerà a cercare. Gli aggiornamenti previsti renderanno i rilevatori ancora più sensibili, aumentando le probabilità di intercettare altri candidati.

Nel frattempo, si guarda già oltre. L’Agenzia Spaziale Europea sta progettando LISA, un interferometro spaziale il cui lancio è previsto per il 2035, capace di captare onde gravitazionali risalenti alle epoche più remote dell’universo. E negli Stati Uniti è in fase di progettazione Cosmic Explorer, che promette una sensibilità circa dieci volte superiore a quella di LIGO, con la capacità di rilevare fusioni avvenute quando si formavano le prime stelle.

Se i buchi neri primordiali fossero reali, e se davvero costituissero una porzione significativa della materia oscura, sarebbe una delle scoperte più importanti nella storia dell’astrofisica. Per ora resta un “se” molto promettente, ma la scienza funziona così: un segnale alla volta, con pazienza e rigore.

L'articolo LIGO ha captato un segnale anomalo che potrebbe svelare la materia oscura proviene da Tecnoapple.

Il catalogo più grande mai realizzato di onde gravitazionali è arrivato, e i numeri fanno impressione. Con 390 rilevamenti confermati, di cui 161 completamente nuovi, la comunità scientifica internazionale ha aperto una finestra senza precedenti su una popolazione nascosta di buchi neri che fino a poco tempo fa restava del tutto invisibile. Il nuovo catalogo, chiamato GWTC 5.0, raccoglie i segnali captati tra aprile 2024 e la fine di gennaio 2025 dai rilevatori LIGO negli Stati Uniti, Virgo in Italia e KAGRA in Giappone, che insieme formano la collaborazione internazionale LVK.

Quello che colpisce non è solo la quantità. Tra i risultati ci sono record che ridefiniscono lo stato dell’arte: il segnale gravitazionale più nitido mai registrato, la localizzazione più precisa di una fusione di buchi neri e prove sempre più solide dell’esistenza dei cosiddetti buchi neri di seconda generazione. Il ritmo delle scoperte, ormai, è di tre o quattro eventi a settimana. Una cosa impensabile appena dieci anni fa, quando nel settembre 2015 venne captata la prima onda gravitazionale della storia.

Record e scoperte che cambiano le regole del gioco

Tra gli eventi più significativi del catalogo spicca GW250114, rilevato il 14 gennaio 2025. Questo segnale ha raggiunto un rapporto segnale/rumore di 76,9, il più alto mai registrato. È stato generato dalla fusione di due buchi neri con masse molto simili, circa 32 e 34 volte quella del Sole, a oltre un miliardo di anni luce dalla Terra. Grazie alla chiarezza eccezionale del segnale, i ricercatori hanno potuto condurre il test più preciso mai realizzato della relatività generale e confermare il teorema dell’area dei buchi neri di Stephen Hawking. Come ha spiegato il dottor John Veitch dell’Università di Glasgow, dopo la fusione il buco nero risultante “vibra come una campana”, emettendo onde gravitazionali che confermano come le leggi della termodinamica valgano anche per questi oggetti estremi.

Un altro evento chiave, GW240615, ha permesso di restringere l’origine del segnale a un’area di soli sei gradi quadrati nel cielo. Una precisione straordinaria, resa possibile dal ritorno in attività del rilevatore Virgo. Questa capacità di localizzazione più accurata ha implicazioni enormi anche per la cosmologia: il catalogo aggiornato ha permesso di utilizzare 236 segnali per stimare la costante di Hubble, quasi il doppio rispetto alle analisi precedenti, avvicinando la comunità scientifica a una risposta su quanto velocemente si stia espandendo l’Universo.

Buchi neri nati da altri buchi neri e il futuro dell’astronomia gravitazionale

Due fusioni anomale rilevate a distanza di un mese, GW241011 e GW241110, hanno fornito indizi convincenti sull’esistenza di buchi neri di seconda generazione. Questi oggetti non si sarebbero formati direttamente dal collasso di stelle massicce, ma da precedenti fusioni di altri buchi neri. Le rotazioni osservate e le masse asimmetriche suggeriscono che certi ambienti densi, come gli ammassi stellari, favoriscano catene di fusioni successive. È una scoperta che non riguarda solo eventi isolati: l’analisi della popolazione complessiva mostra che buchi neri con diversi intervalli di massa presentano spin differenti, segno che esistono percorsi di formazione distinti.

Con centinaia di osservazioni a disposizione, gli scienziati possono finalmente costruire un vero e proprio censimento delle popolazioni di buchi neri nell’Universo. Il dottor Daniel Williams dell’Università di Glasgow ha usato una metafora efficace: non si studiano più singole collisioni, ma si sta scoprendo la struttura di un intero mondo perduto. E con i futuri aggiornamenti dei rilevatori, il ritmo delle scoperte legato alle onde gravitazionali è destinato ad accelerare ancora, promettendo misurazioni sempre più precise e nuove risposte su alcuni degli oggetti più estremi dell’Universo.

L'articolo Onde gravitazionali: 390 rilevamenti svelano buchi neri mai visti prima proviene da Tecnoapple.

La materia oscura continua a sfuggire a qualsiasi tentativo di osservazione diretta, eppure qualcosa potrebbe essere appena cambiato. Un gruppo di fisici del MIT e di diverse istituzioni europee ritiene di aver individuato una possibile traccia di materia oscura nascosta dentro un segnale di onde gravitazionali prodotto dalla fusione di due buchi neri. Non è ancora una scoperta confermata, va detto subito. Ma il metodo sviluppato dal team apre una strada che fino a poco tempo fa sembrava impraticabile.

Il punto di partenza è relativamente semplice da capire: quando due buchi neri spiraleggiano uno verso l’altro e si fondono, generano increspature nello spaziotempo che si propagano nell’universo. Se quei buchi neri, prima di collidere, attraversano nubi dense di materia oscura, le onde gravitazionali risultanti potrebbero portare con sé delle distorsioni sottili, una sorta di impronta lasciata dall’interazione con quella sostanza invisibile. I ricercatori hanno costruito un modello capace di prevedere esattamente come dovrebbero apparire queste distorsioni, e poi lo hanno confrontato con dati reali.

Un segnale che non torna: il caso GW190728

Il team ha analizzato i dati pubblici raccolti dalla rete internazionale di osservatori LIGO Virgo KAGRA durante le prime tre campagne osservative. Su 28 eventi di onde gravitazionali particolarmente nitidi, 27 corrispondevano perfettamente a quello che ci si aspetterebbe da buchi neri che si fondono nel vuoto. Uno solo, catalogato come GW190728 e rilevato il 28 luglio 2019, mostrava qualcosa di diverso. Il pattern di quel segnale, secondo l’analisi del gruppo, potrebbe contenere evidenze di un’interazione con materia oscura.

Josu Aurrekoetxea, ricercatore postdoc al Dipartimento di Fisica del MIT, ha spiegato che la materia oscura è ovunque attorno a noi, ma deve essere sufficientemente densa perché se ne possano osservare gli effetti. I buchi neri offrirebbero proprio un meccanismo per amplificare questa densità. Una delle teorie più affascinanti coinvolge particelle estremamente leggere chiamate particelle scalari leggere, che vicino a un buco nero in rapida rotazione potrebbero comportarsi come onde coordinate. L’energia rotazionale del buco nero si trasferirebbe a queste onde, aumentandone drasticamente la densità attraverso un processo noto come superradianza. Se la densità raggiunge livelli sufficienti, la materia oscura potrebbe alterare le onde gravitazionali prodotte durante la collisione.

Uno strumento promettente, non ancora una prova definitiva

Il gruppo di ricerca ha costruito simulazioni dettagliate di fusioni di buchi neri in condizioni molto diverse tra loro, variando masse, dimensioni, quantità di materia oscura circostante e densità della stessa. Hanno poi previsto come le onde gravitazionali apparirebbero se i buchi neri si fondessero all’interno di un ambiente ricco di materia oscura anziché nel vuoto, tenendo conto anche delle alterazioni accumulate durante il viaggio di milioni di anni luce fino ai rilevatori terrestri.

Aurrekoetxea stesso tiene a precisare che la significatività statistica non è ancora sufficiente per dichiarare una scoperta. Ma sottolinea un aspetto cruciale: senza modelli come il loro, potremmo star già rilevando fusioni di buchi neri avvenute in ambienti densi di materia oscura e classificarle erroneamente come eventi accaduti nel vuoto. Questo è forse il contributo più importante dello studio, pubblicato su Physical Review Letters.

Con il crescere dei dati raccolti dagli osservatori gravitazionali nei prossimi anni, questa tecnica potrebbe diventare sempre più potente. Come ha sottolineato il coautore Rodrigo Vicente, dell’Università di Amsterdam, usare i buchi neri per cercare la materia oscura permetterebbe di sondare scale molto più piccole di quanto sia mai stato possibile prima. È una prospettiva che rende questo periodo particolarmente entusiasmante per chi cerca nuova fisica attraverso le onde gravitazionali.

L'articolo Onde gravitazionali e materia oscura: un segnale non torna agli scienziati proviene da Tecnoapple.

I buchi neri più massicci mai rilevati potrebbero non essere nati così enormi. Potrebbero invece essere dei veri e propri “mostri di Frankenstein cosmici”, assemblati pezzo dopo pezzo attraverso collisioni ripetute in ambienti stellari incredibilmente affollati. È questa la conclusione a cui è arrivato un team di ricercatori della Cardiff University, che ha analizzato i segnali provenienti da decine di fusioni tra buchi neri catalogate nella versione 4.0 del catalogo GWTC4 di LIGO, Virgo e KAGRA. Il catalogo contiene 153 rilevamenti affidabili di onde gravitazionali generate da coppie di buchi neri in collisione, e quello che emerge dall’analisi è piuttosto sorprendente.

Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy a maggio 2026, suggerisce che i buchi neri più pesanti non si formano dal collasso diretto di stelle massicce, come si è sempre pensato per quelli più piccoli. Al contrario, sembrano crescere dentro ammassi stellari densissimi, dove le stelle sono ammassate fino a un milione di volte più fittamente rispetto alla zona intorno al nostro Sole. In questi ambienti caotici, i buchi neri si scontrano, si fondono, e poi il prodotto della fusione può scontrarsi ancora con un altro buco nero. Una specie di catena di montaggio cosmica, ma decisamente più violenta.

Due popolazioni distinte e un indizio nello spin

La cosa che ha colpito di più i ricercatori è stata la chiarezza con cui i dati separavano due gruppi. Da una parte, una popolazione di buchi neri a massa più bassa, compatibile con il normale collasso stellare: spin lento, comportamento prevedibile. Dall’altra, un gruppo a massa elevata con caratteristiche completamente diverse. Questi buchi neri massicci mostrano rotazioni più rapide e orientate in direzioni apparentemente casuali, esattamente quello che ci si aspetterebbe da oggetti che hanno già attraversato fusioni precedenti.

Fabio Antonini, primo autore dello studio, ha spiegato che l’astronomia delle onde gravitazionali sta facendo molto più che contare le fusioni. Sta iniziando a rivelare come i buchi neri crescono, dove lo fanno, e cosa questo racconta sulla vita e la morte delle stelle massicce. La coautrice Isobel Romero Shaw ha aggiunto che la distinzione tra le due popolazioni è emersa con una nitidezza che nei cataloghi precedenti non era possibile ottenere.

Il “gap di massa” e le implicazioni per la fisica nucleare

C’è un altro aspetto affascinante. Lo studio rafforza le prove dell’esistenza di un cosiddetto gap di massa, una zona proibita prevista dagli astrofisici da decenni. Secondo la teoria, stelle oltre una certa soglia di massa esplodono in modo talmente violento da distruggersi completamente, senza lasciare dietro alcun buco nero. Questa transizione sembra verificarsi intorno alle 45 masse solari, e i dati del catalogo lo confermano.

Il punto cruciale è che alcuni buchi neri rilevati dalle onde gravitazionali sembrano trovarsi proprio dentro o vicino a questo gap. E allora la domanda diventa: i modelli di evoluzione stellare sono sbagliati, oppure questi buchi neri sono stati creati in un altro modo? La risposta più convincente, secondo il team, è che si tratti di prodotti delle dinamiche degli ammassi stellari, non del semplice ciclo di vita delle stelle.

La coautrice Fani Dosopoulou ha poi aperto una prospettiva ancora più ambiziosa. In futuro, i dati sulle onde gravitazionali potrebbero aiutare a studiare la fisica nucleare, perché il limite di massa imposto dall’instabilità di coppia dipende direttamente dalle reazioni nucleari che avvengono nei nuclei delle stelle più massicce. In pratica, osservando i buchi neri, si potrebbe imparare qualcosa su cosa succede nel cuore delle stelle. Un collegamento tra il cosmicamente grande e l’infinitamente piccolo che, a pensarci bene, ha qualcosa di poetico.

L'articolo Buchi neri giganti: non nascono da stelle, ma da scontri cosmici violenti proviene da Tecnoapple.

Il quadsqueezing, un effetto quantistico del quarto ordine che fino a pochi giorni fa esisteva solo sulla carta, è stato finalmente dimostrato in laboratorio. A riuscirci è stato un gruppo di fisici dell’Università di Oxford, che ha pubblicato i risultati sulla rivista Nature Physics il primo maggio 2026. E no, non si tratta dell’ennesimo annuncio che promette rivoluzioni lontane anni luce dalla pratica: qui parliamo di qualcosa che funziona, che è stato misurato, e che potrebbe cambiare il modo in cui vengono progettate le tecnologie quantistiche del futuro.

Per capire la portata del risultato, vale la pena fare un passo indietro. Nei sistemi quantistici, molti oggetti fisici si comportano come piccoli oscillatori, un po’ come molle o pendoli microscopici. Controllare queste oscillazioni è fondamentale per costruire strumenti di misura ultraprecisi e computer quantistici di nuova generazione. La tecnica più nota per farlo si chiama squeezing, e consiste nel redistribuire l’incertezza quantistica: si rende una proprietà più precisa a scapito di un’altra. Lo squeezing “standard” è già impiegato nei rilevatori di onde gravitazionali come LIGO. Ma andare oltre, verso effetti di ordine superiore come il trisqueezing e il quadsqueezing, era considerato quasi impossibile. Troppo deboli, troppo fragili, troppo facilmente sommersi dal rumore.

Come Oxford ha superato un ostacolo ritenuto quasi insormontabile

Il team guidato dalla dottoressa Oana Băzăvan ha trovato una soluzione elegante. Invece di cercare di produrre direttamente interazioni complesse, ha combinato due forze semplici applicate a un singolo ione intrappolato. Prese singolarmente, queste forze producono effetti prevedibili e banali. Ma insieme, grazie a un fenomeno chiamato non commutatività (in pratica, l’ordine in cui vengono applicate le azioni cambia il risultato), generano interazioni molto più potenti e complesse di quanto ci si aspetterebbe.

Come ha spiegato la stessa Băzăvan: “Spesso in laboratorio le interazioni non commutative vengono considerate un fastidio perché introducono dinamiche indesiderate. Noi abbiamo ribaltato la prospettiva e le abbiamo sfruttate a nostro vantaggio.” Il bello è che con lo stesso apparato sperimentale il gruppo è riuscito a passare dallo squeezing classico al trisqueezing e infine al quadsqueezing, semplicemente regolando frequenze, fasi e intensità delle forze applicate. L’interazione del quarto ordine è stata generata oltre cento volte più velocemente rispetto a quanto previsto con gli approcci convenzionali.

Cosa cambia adesso per la tecnologia quantistica

Per verificare i risultati, il team ha ricostruito il moto quantistico dello ione intrappolato, ottenendo pattern distinti per ciascun ordine di squeezing. Una prova chiara e inequivocabile che ogni tipo di interazione era stato effettivamente creato. Ma il quadsqueezing non è solo una curiosità da laboratorio. Il metodo sviluppato a Oxford è già stato combinato con misurazioni sullo spin dello ione per simulare una teoria di gauge reticolare, e si presta a essere esteso a sistemi più complessi con molteplici modi di moto.

Il fatto che la tecnica si basi su strumenti già disponibili in molte piattaforme quantistiche la rende potenzialmente adottabile su larga scala. Come ha sottolineato il coautore dello studio, il dottor Raghavendra Srinivas: “Abbiamo dimostrato un nuovo tipo di interazione che ci permette di esplorare la fisica quantistica in territorio inesplorato, e siamo sinceramente entusiasti delle scoperte che verranno.” Difficile dargli torto. Quando un effetto passa da “teoricamente possibile ma praticamente irraggiungibile” a “funziona e lo controlliamo a piacere”, qualcosa di grosso si è mosso.

L'articolo Quadsqueezing dimostrato per la prima volta: svolta da Oxford proviene da Tecnoapple.

Le fluttuazioni dello spaziotempo, quelle minuscole increspature nel tessuto stesso dell’universo che la fisica teorica prevede da decenni, hanno finalmente un quadro organico e misurabile. Un gruppo di scienziati ha messo a punto il primo approccio unificato per individuare questi segnali sfuggenti, aprendo una strada concreta verso uno dei traguardi più ambiziosi della scienza moderna: capire come la gravità quantistica funziona davvero.

Il problema, in parole povere, è questo. Da un lato c’è la relatività generale di Einstein, che descrive la gravità come una curvatura dello spaziotempo su scala cosmica. Dall’altro c’è la meccanica quantistica, che governa il comportamento delle particelle infinitamente piccole. Entrambe funzionano benissimo nei rispettivi ambiti. Ma quando si prova a farle dialogare, i conti non tornano. Nessuno ha ancora trovato una teoria capace di unificarle, e per decenni la questione è rimasta confinata alla lavagna dei fisici teorici, senza un modo pratico per verificare le diverse ipotesi in laboratorio.

Dalla teoria agli strumenti: come cambia la ricerca

Quello che rende questa svolta così significativa è il passaggio dalla speculazione alla misura. I ricercatori hanno catalogato le fluttuazioni dello spaziotempo in categorie precise, associando a ciascuna segnali specifici che strumenti reali possono effettivamente cercare. Non si tratta più di sapere che queste increspature dovrebbero esistere. Ora esiste una mappa, con coordinate chiare, che dice agli sperimentatori cosa cercare e dove.

E la cosa davvero interessante è che non servono per forza apparecchiature gigantesche. Certo, LIGO, il celebre osservatorio di onde gravitazionali che ha già fatto la storia della fisica, rappresenta uno dei candidati naturali per questo tipo di misurazioni. Ma il nuovo quadro teorico suggerisce che anche esperimenti da tavolo, molto più piccoli e accessibili, potrebbero contribuire alla caccia. Questo democratizza la ricerca in un modo che fino a poco tempo fa sembrava impensabile.

Perché questa scoperta conta davvero

La portata di tutto questo va ben oltre un risultato accademico elegante. Le diverse teorie candidate per la gravità quantistica fanno previsioni differenti su come lo spaziotempo si comporta a scale microscopiche. Fino a oggi non c’era modo di distinguerle sperimentalmente. Adesso, con categorie definite e segnali associati, la comunità scientifica può iniziare a mettere alla prova queste teorie in competizione tra loro. Alcune reggeranno, altre no.

Il risultato più sorprendente, forse, è la tempistica. Gli addetti ai lavori si aspettavano che verifiche sperimentali di questo tipo richiedessero ancora molti anni, se non decenni. Invece il nuovo approccio potrebbe accelerare enormemente i tempi, permettendo di testare le previsioni delle teorie sulla gravità quantistica molto prima del previsto. La fisica, ogni tanto, regala queste accelerazioni inattese. E quando succede, vale la pena prestare attenzione.

L'articolo Gravità quantistica: un nuovo metodo per cercare le increspature dello spaziotempo proviene da Tecnoapple.