La danza di due buchi neri binari

Buchi neri binari. Questa simulazione mostra come due buchi neri super massicci distorcano e reindirizzino la luce che viene emanata dai loro dischi di accrescimento – il vortice di gas caldo che li circonda. Per creare la visualizzazione, l’astrofisico Jeremy Schnittman, al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, ha usato un super computer, necessario per calcolare il percorso intrapreso dai raggi luminosi, dai dischi di accrescimento, mentre si fanno strada attraverso lo spazio-tempo deformato intorno a loro.

Una coppia di buchi neri orbitanti, grandi milioni di volte la massa del Sole, eseguono una danza ipnotica in una nuova simulazione della NASA. Il filmato mostra come i buchi neri distorcano e reindirizzino la luce proveniente dal vortice di gas caldo, chiamato disco di accrescimento, che circonda ciascuno di essi.

Questione di prospettiva

Visto da vicino al piano orbitale, ogni disco di accrescimento assume un caratteristico aspetto a doppia gobba. Ma mentre uno passa davanti all’altro, la gravità del buco nero in primo piano trasforma il suo partner in una sequenza di archi in rapida evoluzione. Queste distorsioni si svolgono mentre la luce di entrambi i dischi naviga nel tessuto aggrovigliato dello spazio e del tempo, vicino ai buchi neri.

I dischi di accrescimento hanno colori diversi, rosso e blu, per facilitare la traccia delle sorgenti luminose. Ma la scelta riflette anche la realtà. Il gas più caldo emana luce più vicina all’estremità blu dello spettro, e il materiale che orbita attorno a buchi neri più piccoli sperimenta effetti gravitazionali più forti che producono temperature più elevate. Per queste masse, entrambi i dischi di accrescimento emettevano effettivamente la maggior parte della loro luce nell’UV, con il disco blu che raggiunge una temperatura leggermente più alta.

La visualizzazione mostra anche un fenomeno più sottile chiamato aberrazione relativistica. I buchi neri appaiono più piccoli mentre si avvicinano allo spettatore e più grandi quando si allontanano.

“Un aspetto sorprendente di questa nuova visualizzazione è la natura auto-simile delle immagini prodotte dalla lente gravitazionale”, ha spiegato Schnittman. “Ingrandire ogni buco nero rivela immagini multiple e sempre più distorte del suo partner.”

Super computer

Schnittman ha creato la visualizzazione calcolando il percorso intrapreso dai raggi di luce dai dischi di accrescimento, mentre si facevano strada attraverso lo spazio-tempo deformato intorno ai buchi neri. Su un moderno computer desktop, i calcoli necessari per realizzare i fotogrammi del film, sarebbe stato necessario un lavoro lungo circa un decennio. Schnittman ha collaborato con il data scientist Brian P. Powell, per utilizzare il super computer Discover al Nasa Center for Climate Simulation. Utilizzando solo il 2% dei 129.000 processori Discover, questi calcoli hanno richiesto circa un giorno.

Gli astronomi si aspettano che, in un futuro non troppo lontano, saranno in grado di rilevare le onde gravitazionali – increspature nello spazio-tempo – prodotte quando due buchi neri super massicci, in un sistema molto simile a quello di Schnittman, si intrecciano in una spirale fino a fondersi insieme.

Buona Visione!

Fonte: Phys.org