simulazione di una collisione di due buchi neri
Immagine creata come simulazione di una collisione di due buchi neri (NASA Goddard) NASA
  • Categoria dell'articolo:Scienza
  • Ultima modifica dell'articolo:26 Settembre 2022

Due buchi neri sono in rotta di collisione e la collisione avverrà nei prossimi tre anni. Su scala cosmica, tre anni significano imminenza. La collisione potrebbe passare alla storia come uno dei grandi eventi astronomici moderni.

Non è la prima volta che si verifica questo fenomeno, né è la prima volta che possiamo osservarlo. È successo nel 2016, ma ci ha colto un po’ di sorpresa. In quell’occasione gli osservatori LIGO, Virgo e GEO600 hanno annunciato la prima rilevazione delle onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due buchi neri.

Questa volta, però, esperti di tutto il mondo osserveranno da vicino per catturare dal vivo lo shock della collisione di due buchi neri in tutto il suo splendore.

La singolarità di un buco nero

Dobbiamo a un pastore inglese, John Michell, alla fine del 18° secolo, il concetto di un buco nero come un corpo di tale massa che nemmeno la luce può sfuggirgli. L’idea di John Michell è stata lasciata in secondo piano poiché in quel momento si cominciava a pensare che la luce fosse un’onda e non una particella, quindi, poiché non aveva massa, la gravità non avrebbe dovuto influenzarla. Due secoli dopo, all’inizio del XX secolo, Albert Einstein recuperò questa teoria sostenendo che la luce a volte si comportava come un’onda e altre volte come una particella, postulando la dualità onda-particella della luce, che si rivelò vera.

Dieci anni dopo, nel 1915, lo stesso Albert Einstein pubblicò la sua Teoria della relatività generale e dimostrò che la luce era influenzata dalla gravità, curvando il suo percorso nello spazio-tempo mentre passava vicino a oggetti massicci. La luce in realtà viaggia sempre in linea retta (geodetica) ma le linee rette in prossimità di un oggetto massiccio, come un buco nero, non sono ciò che pensiamo.

Non emettono luce ma possono essere visti

Ci troviamo quindi di fronte a una regione finita dello spazio la cui densità di massa è così alta da generare un’attrazione gravitazionale da cui nemmeno la luce può sfuggire, essendo attratta e cadendo irrimediabilmente nella singolarità gravitazionale.

Ma se da loro non può sfuggire nemmeno la luce, come possiamo vederli?

Ci sono almeno due modi per osservare i buchi neri. Prima di tutto, possiamo conoscere l’effetto che la sua gravità ha sugli oggetti che lo circondano. Ad esempio, al centro della Via Lattea c’è una macchia scura attorno alla quale orbitano milioni di stelle. Questo punto scuro è un buco nero, Sagittario A*.

Infatti, con grande probabilità, al centro della maggior parte delle galassie c’è un buco nero.

Osserva la materia che cade dentro

Possiamo anche osservare la materia che cade in un buco nero. Man mano che la materia si avvicina, viene generato quello che viene chiamato un disco di accrescimento, composto da polvere e gas che ruota attorno al buco nero e alla fine tende a cadervi dentro.

Questo disco di materia è talmente accelerato che la radiazione che emette è nella gamma dei raggi X, che possiamo osservare con gli strumenti appropriati.

Nella famosa immagine del buco nero di Gargantua che compare nel film Interstellar o nella prima immagine reale di un buco nero, ottenuta grazie alla collaborazione di più di 200 ricercatori da tutto il mondo, guidati da Katie Bouman, ciò che si osserva precisamente è il disco di accrescimento.

Una danza che si concluderà con uno scontro tra titani

I due buchi neri in procinto di scontrarsi si trovano nella galassia SDSS J1430+2303, situata a 1 miliardo di anni luce dalla Terra.

Le fluttuazioni che gli astronomi hanno rilevato al centro dell’SDSS J1430+2303 suggeriscono che due buchi neri supermassicci situati al suo interno si scontreranno entro i prossimi 3 anni.

La collisione è avvenuta circa 1 miliardo di anni fa, ma il suo effetto e quindi la possibilità di osservarla ci raggiungerà ora sulla Terra.

La fusione di questi buchi neri, con una massa equivalente a 200 milioni di soli, consentirà, tra gli altri fenomeni, di studiare la formazione di nuove strutture cosmiche e come i buchi aumentano di dimensioni.

Lo spazio-tempo tremerà un po’

Nel momento in cui entrambi i buchi neri entrano in contatto e si fondono, si verificheranno vari fenomeni. Innanzitutto lo spazio-tempo attorno ad esso verrà scosso generando onde gravitazionali, come se stessimo lanciando un sasso in uno stagno in cui si generano increspature sull’acqua.

Le onde gravitazionali viaggeranno in tutte le direzioni nello spazio alla velocità della luce, quindi saremo in grado di osservare eventuali effetti di luce che si verificano durante la fusione dei due colossi, mentre rileveremo le onde gravitazionali.

Ricercatori e scienziati di tutto il mondo hanno già telescopi e interferometri pronti per catturare l’evento. Lo shock non influirà sulla nostra vita quotidiana, ma metterà ancora una volta alla prova le equazioni della Relatività Generale di Einstein e potrebbe rivelare aspetti finora sconosciuti del cosmo e dei suoi abitanti.

Questa sarà la prima volta che l’umanità sarà in grado di vedere dal vivo la collisione di due buchi neri. 

Fonti
Francisco Jose Torcal Milla, Università di Saragozza