La Nasa progetta nel futuro un nuovo programma di studio sui buchi neri supermassicci, progettando il lancio del programma LISA nel 2030. Nel frattempo rivela il modello di uno scontro tra due buchi neri con un video su Youtube.
Tramite l’utilizzo dell’osservatorio gravitazionale della National Science Foundation (LIGO), gli scienziati hanno rilevato una possibile fusione tra due buchi neri supermassicci, questo studio ha condotto alla realizzazione del modello presentato. Dagli osservatori posti a Terra non è però possibile rilevare le onde gravitazionali che questo tipo di eventi generano a causa dalle vibrazioni sismiche e dai cambiamenti gravitazionali dovuti a disturbi atmosferici,che rendono la Terra troppo “rumorosa” per riuscire ad “isolare” le vibrazioni gravitazionali dei buchi neri in fusione, da tutto il resto.
La Nasa prepara il lancio del LISA
Questo ha portato gli scienziati a programmare il lancio del programma LISA: Laser Interferometer Space Antenna, un rilevatore gravitazionale che sarà lanciato nello spazio nel 2030. Il programma sarà gestito dall’ESA e permetterà lo studio delle onde gravitazionali direttamente dallo spazio, evitando così i “rumori” della Terra.
Nel corso degli ultimi nove anni, i ricercatori della Nasa hanno sviluppato un modello di scontro tra due buchi neri di massa stellare. Come spiega il coautore Manuela Campanelli, direttore del Center for Computational Relativity and Gravitation del Rochester Institute of Technology: “La modellizzazione di questi eventi richiede sofisticati strumenti computazionali che includano tutte le conseguenze fisiche prodotte da due buchi neri supermassicci che orbitano l’un l’altro. Conoscere quali segnali luminosi aspettarsi da questi eventi aiuterà ad identificarli. La creazione di modelli e la simulazione ci aiuteranno a capire meglio cosa sta accadendo nel cuore della maggior parte delle galassie”.
Che cosa mostra esattamente il modello sviluppato dalla Nasa
Il modello mostra due buchi neri supermassicci orbitare tra di loro prima della fusione. Sono visibili tre orbite di gas luminescente che si formano quando i buchi neri si fondono, collegate da flussi di gas caldo. Nello specifico è presente un anello più grande, chiamato “circumbinary disc”che circonda l’intero sistema, ed altri due più piccoli attorno a ciascun buco nero. Questi oggetti emettono luce ultravioletta e quando il gas vi scorre dentro, la luvce UV interagisce con la “corona” di ciascun buco nero, cioè con la regione di particelle subatomiche ad alta energia presente sopra e sotto il disco. Questa interazione produce raggi X, che sulla base del modello di simulazione, sono più luminosi e più variabili rispetto ai quelli provenienti da buchi neri singoli.
L’interazione tra i due buchi neri mostrata nel modello forma particolari effetti di messa a fuoco ed affascinanti effetti lente. Come afferma Stéphane d’Ascoli, autore principale dello studio: “Alcuni elementi sono stati una sorpresa, come le ombre a forma di sopracciglio che un buco nero crea vicino all’orizzonte dell’altro”.
Nel modello di simulazione sono state stimate per ora solo le temperature dei gas. I ricercatori stanno lavorando quindi sul perfezionamento del modello in modo da poter registrare i cambiamenti dei parametri del sistema, come temperatura, distanza, massa totale e velocità di accrescimento. Si potrà quindi osservare come questi parametri influenzino le variazioni di luminosità dei due buchi neri in fusione.
Il modello sarà migliorato in previsione delle ricerche future
L’interesse dei ricercatori è ora diretto verso il modo in cui i gas viaggiano tra i due buchi neri e verso lo sviluppo di un modello che possa fondere completamente i due buchi neri supermassicci. Come spiega L’astrofisico Julian Krolik: “Ora bisogna trovare dei segnali emessi dalla luce di sistemi binari di buchi neri supermassicci, che siano abbastanza distinguibili da permettere agli astronomi di individuare questi rari sistemi nell’immensità dello spazio”.
La simulazione è stata eseguita sul supercomputer del Blue Waters del National Center for Supercomputing Applications presso l’Università dell’Illinois. Il completamento del modello ha richisto 9 anni di lavoro, e 46 giorni per l’elaborazione definitiva. Il risultato è stato mostrato dalla Nasa in due video su Youtube, uno dei quali si avvale della tecnologia a 360°.
