Due giorni fa il Goddard Space Center della NASA ha rilasciato una spettacolare simulazione al computer che mostra la danza dei buchi neri in un sistema binario.
La spiegazione del video rilasciato sul canale YouTube ufficiale la troviamo in una news pubblicata sul portale della NASA.
L’autore della simulazione è l’astrofisico Jeremy Schnittman che già nel 2019 aveva realizzato una simulazione di un buco nero solitario osservato da varie angolazioni.
Se avesse dovuto realizzare la simulazione su moderno computer desktop come quelli che possiamo trovare in vendita in un negozio di computer (che ricordiamolo sono più potenti dei primi calcolatori elettronici che occupavano una stanza decadi fa) ci sarebbe voluto circa un decennio! Ma Schnittman ha fatto squadra con Brian P. Powell un data scientist anche lui del Goddard e ha avuto acceso al supercomputer Discover che la NASA usa per le simulazioni climatiche, impegnando il 2% del 129000 processori di Discover i calcoli per realizzare la simulazioni hanno richiesto 24 ore.
Ma a che serve una cosa del genere? Gli scienziati possono finalmente visualizzare quello che le loro equazioni basate su come la gravità curva la luce prevedono che succeda in un sistema binario con due buchi neri ognuno col suo disco di accrescimento.
In particolare nella simulazione sono stati impostati un buco nero di 200 milioni di masse solari e un compagno più piccolo pesante circa la metà. Non è stata una scelta casuale, gli astrofisici ritengono che un sistema binario composto da due buchi neri di queste dimensioni i due oggetti manterrebbero i dischi di accrescimento per diversi milioni di anni.
Sembra superfluo, ma lo faccio lo stesso, ricordare che il buco nero di per se è invisibile, quello che riusciamo a osservare sono i dischi di accrescimento che lo circondano, facendo una battuta potremmo dire che i buchi neri si fanno notare solo quando stanno facendo grosse scorpacciate.
Veniamo a cosa si può vedere nell’ipnotico video, innanzitutto i colori sono stati utilizzati solo per scopo di visualizzazione, anche se il fatto che sia stato scelto il blu per il buco nero meno massiccio non è del tutto casuale, effettivamente la materia nel disco di accrescimento attorno a buchi neri più piccoli viene accelerata di più e dunque riscaldandosi di più emette luce che nello spettro va più verso il blu. In realtà comunque due oggetti di questa massa emetterebbero soprattutto nel campo degli ultravioletti e i colori nella simulazione servono per evidenziare il contributo di ciascuno dei dischi di accrescimento a questa danza di luce. Nel video si possono vedere effetti conosciuta ed attesi come il cosiddetto Doppler boosting previsto dalla Teoria della relatività che fa sì che la parte del disco che ruota verso l’osservatore sia più luminosa rispetto alla parte che si allontana.
Ma è stato osservato anche qualcosa di nuovo, lo vedete nel fermo immagine che ho usato come foto dell’articolo, vedete il piccolo cerchietto rosso dietro il disco blu? Quella ovviamente è una immagine riflessa, entrambi i buchi neri creano delle piccole immagini riflesse del loro compagno (il ben conosciuto effetto detto lente gravitazionale). La cosa interessante è che quando i buchi neri sono visti frontalmente, le immagini riflesse sono di vedute di profilo, ma soprattutto in questo video ne vediamo solo uno ma se nella simulazione si zooma ci si accorge che guardando dentro ogni buco nero si vedono molteplici immagini riflesse, sempre più distorte, del compagno.
Ma in concreto a che serve osservare questa danza dei buchi neri nella simulazione? Per esempio: anni a venire gli scienziati dovrebbero diventare in grado di captare le onde gravitazionali provenienti da questi oggetti. A quel punto questa simulazione di come la gravità piega la luce potrebbe fornire spunti da coniugare con e per interpretare quei dati.
Roberto Todini
