Roberta De Carolis Hanno una massa pari a milioni di volte quella del sole, sono due, sono enormi, e danzano uno “vicino” all’altro, al ritmo della gravità
©NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman and Brian P. Powell
Hanno una massa pari a milioni di volte quella del sole, sono due, sono enormi, e danzano uno “vicino” all’altro, al ritmo della gravità: in un eccezionale video la Nasa riproduce cosa accade a due buchi neri che distorcono e reindirizzano la luce emanata dal disco di accrescimento che li circonda.
La pista da ballo è lo spazio-tempo, la musica è l’attrazione gravitazionale e la coreografia quella della relatività generale di Albert Einstein, per la produzione di Jeremy Schnittmann, astrofisico al Goddard Space Flight Center della Nasa. La quale, per realizzare il video, ha impiegato un giorno intero di calcolo incessante al supercomputer con 129mila processori di Brian P. Powell, presso il centro di simulazioni climatiche della stessa agenzia spaziale.
I dischi di accrescimento sono formazioni di materiale gassoso che orbita attorno a numerosi tipi di oggetti celesti come stelle, stelle di neutroni, nane bianche ma anche buchi neri. Esistono perché il corpo centrale dell’oggetto celeste esercita attrazione gravitazionale sul materiale circostante, aumentando la propria massa e la propria velocità di rotazione.
Visto “da vicino”, ogni disco di accrescimento assume un caratteristico aspetto a doppia gobba. Ma se sono due e passano uno passa davanti all’altro, la gravità del buco nero in primo piano trasforma il suo partner in una sequenza di archi che cambia rapidamente.
Ed è quello che vediamo in questa straordinaria simulazione.
“Stiamo vedendo due buchi neri supermassicci, uno più grande con 200 milioni di masse solari e un compagno più piccolo che pesa la metà – spiega l’autore del video Jeremy Schnittman – Questi sono i tipi di sistemi binari di buchi neri in cui pensiamo che entrambi i membri possano mantenere dischi di accrescimento che durano milioni di anni”.
I dischi di accrescimento hanno colori differenti, rosso e blu, per facilitare la visualizzazione delle sorgenti luminose, ma la scelta rispecchia anche la realtà. Il gas più caldo emette infatti luce più vicina al colore blu dello spettro e il materiale in orbita attorno a buchi neri più piccoli subisce effetti gravitazionali più forti che producono temperature più elevate. Per queste masse, entrambi i dischi di accrescimento emetterebbero effettivamente la maggior parte della loro luce negli UV, con il disco blu che raggiunge una temperatura leggermente più alta.
Il nuovo video segue un precedente prodotto dallo stesso Schnittman che mostra un buco nero solitario da varie angolazioni. Anche questa una simulazione, vero, ma queste visualizzazioni, pur se artificiali, aiutano gli scienziati a immaginare le affascinanti conseguenze della gravità estrema.
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Il video mostra infatti, per esempio, il fenomeno chiamato Doppler Boosting, un effetto della teoria della relatività che illumina il lato rotante verso lo spettatore, attenuando quello opposto. Ma anche l’aberrazione relativistica, il fenomeno per il quale i buchi neri appaiono più piccoli quando si avvicinano allo spettatore e più grandi quando si allontanano.
E non è un caso che tutto questo si possa “vedere”: Schnittmann ha infatti creato la visualizzazione calcolando il percorso seguito dai raggi di luce dai dischi di accrescimento mentre attraversavano lo spazio-tempo deformato attorno ai buchi neri. Su un computer “normale”, pur moderno, i calcoli necessari per realizzare i fotogrammi del film avrebbero richiesto circa un decennio.
Ma il supercomputer Discover presso il NASA Center for Climate Simulation non è un computer “normale”: utilizzando solo il 2% dei suoi 129.000 processori, questi calcoli hanno richiesto circa un giorno.
Godiamoci lo spettacolo, è impressionante!
Fonti di riferimento: Nasa / Media INAF
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