Da sempre siamo attratti e affascinati dai buchi neri, questi enormi corpi celesti a cui nulla può sfuggire. Il loro campo gravitazionale è così intenso da attirare dentro di se qualsiasi cosa, anche la luce e la radiazione elettromagnetica. La velocità di fuga da un buco nero risulta superiore alla velocità della luce, ma poiché la velocità della luce è un limite insuperabile, nessuna particella di materia o radiazione può sfuggire ad un buco nero.

Ma cosa accade se due buchi neri si scontrano? Gli avvenimenti dello scontro tra due di questi straordinari e misteriosi corpi celesti, sono stati mostrati in una simulazione al computer creata dal progetto multiuniversitario americano SXS (Simulating eXtreme Spacetimes). La simulazione è basata sull’osservazione di uno scontro di immensa potenza, rilevato dall’osservatorio gravitazionale ad onde interferenti LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

 

LIGO: l’osservatorio di onde gravitazionali

LIGO è un osservatorio statunitense creato appunto per lo studio delle onde gravitazionali. Il progetto fu ideato nel 1984 da Kip Thorne e Rainer Weiss, a cui valse assieme a Barry Barrish, il premio Nobel per la fisica nel 2017. Si tratta di un progetto nato dalla collaborazione tra la Caltech (California Institute of Technology) ed il MIT (Massachussets Institute of Technology), ed è sponsorizzato dalla National Science Foundation (NSF). La sua costruzione ebbe inizio nel 2002, il più grande progetto della NSF, con un investimento iniziale di 365 milioni di dollari.

Nella sua analisi delle onde gravitazionali, LIGO ha rilevato le increspature nel tempo e nello spazio dovute al movimento a spirale di due buchi neri, uno verso l’altro, quando i due corpi celesti si sono scontrati e fusi.

 

La simulazione della SXS: ecco come ci sarebbe apparso l’evento se avessimo potuto osservarlo

La simulazione della SXS mostra come potrebbe apparire questo eventi agli occhi umani, se avessimo avuto la possibilità di osservarlo direttamente da una distanza ravvicinata. Per crearla i ricercatori hanno dovuto risolvere complesse equazioni della Teoria della Relatività Generale di Einstein, usando i dati rilevati da LIGO.

I due buchi neri in fusione mostrati nella simulazione, hanno una massa pari a 30 volte quella del Sole, ed uno dei due è leggermente più grande dell’altro. Si tratta di un evento avvenuto all’incirca 1,3 miliardi di anni fa, mostrato rallentato di almeno 100 volte per renderlo osservabile.

Nella simulazioni si possono vedere le stelle deformate dalla eccezionale gravità dei due buchi neri, che appaiono deformati sul piano spazio-temporale, facendo si che la luce delle stelle si curvi attorno ad essi a causa del processo di lente gravitazionale. La regione distorta che osserviamo attorno ai due buchi neri è nota con il termine di anello di Einstein. Con questo termine infatti in astronomia, si intende la deformazione in un anello, della luce proveniente da una galassia, o dalle stelle come in questo caso, attraverso l’effetto della lente gravitazionale sulla luce della sorgente, provocata da un oggetto con una massa molto grande, come i due buchi neri della simulazione. Il primo anello di Einstein fu osservato nel 1998 dal telescopio Hubble.

L’anello di Einstein rende quindi visibile le onde gravitazionali provocate dall’evento, che non potrebbero essere in alcun modo osservate dall’occhio umano e che non compaiono nel video della simulazione. Ciò che è invece visibile è la deformazione delle immagini nell’anello si Einstein, mentre le onde gravitazionali viaggiano verso i buchi neri.

https://www.youtube.com/watch?v=I_88S8DWbcU