La complicata unione fra due buchi neri di diverse dimensioni

Risolvere le equazioni della relatività generale per determinare la collisione fra due buchi neri non è una cosa semplice. Fin dagli anni ’60, i fisici hanno iniziato ad usare i supercomputer per risolvere questo famoso e difficile problema. Nel 2000, senza soluzioni in vista, Kip Thorne, premio Nobel 2018 e uno dei progettisti di LIGO, scommise notoriamente che si sarebbe arrivati all’osservazione delle onde gravitazionali prima di trovare una soluzione numerica.

Il problema dell’unione dei due buchi neri sembra risolto

Thorne perse la scommessa nel 2005, quando Carlos Lousto, allora alla The University of Texas a Brownsville, pervenne a una soluzione insieme al suo team grazie al supercomputer Lonestar del Texas Advanced Computing Center. Contemporaneamente, i gruppi della NASA e del Caltech erano giunti ad altre soluzioni indipendenti e autonome.

Nel 2015, quando il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) osservò per la prima volta quelle onde, Lousto rimase stupefatto. Lo stesso Lousto, oggi docente di Matematica al Rochester Institute of Technology (RIT), spiega che il suo team impiegò due settimane per capire che questo fenomeno proveniva davvero dalla natura e non dalla simulazione di prova; lo studioso aggiunge che dal confronto con le simulazioni si vedeva chiaramente a occhio nudo che si trattava della fusione di due buchi neri.

Oggi lo scienziato propone una nuova pietra miliare della relatività numerica, questa volta simulando la fusione dei buchi neri nel punto in cui il rapporto tra la massa del buco nero più grande e quello più piccolo è 128 a 1; si tratta di un problema scientifico al limite del possibile dal punto di vista computazionale. La sua arma segreta è il supercomputer Frontera del TACC, l’ottavo supercomputer più potente del mondo e il più veloce di qualsiasi università.

La ricerca che Lousto conduce insieme collaboratore James Healy, sostenuta dalla National Science Foundation (NSF), è stata pubblicata questa settimana su Physical Review Letters. Potrebbero essere necessari decenni per confermare i risultati sperimentalmente, ma si tratta comunque di un risultato computazionale che aiuterà a far progredire il campo dell’astrofisica.

Ph. credits: Foto di eli007 da Pixabay