La più accurata simulazione della fusione di due buchi neri

Nel 2015 la prima rilevazione di onde gravitazionali, prodotte dalla fusione di due buchi neri, ha segnato un punto di svolta nell’astrofisica e nella fisica tutta, permettendo agli scienziati, fra l’altro, di investigare se la teoria della relatività di Einstein, che aveva predetto l’esistenza delle onde gravitazionali un secolo fa, continui a reggere anche in tale condizioni estreme.

Tra i ricercatori impegnati a descrivere in modo dettagliato l’intero processo di fusione di due buchi neri c’è l’italiano Davide Gerosa, laureato in astrofisica a Milano e che qui vediamo intervistato sull’argomento quando era all’Università di Cambridge.

Ora Gerosa è al California Technology Institute dove assieme ad altri giovani ricercatori ha sviluppato un modello informatico che predice con un’accuratezza da 10 a 100 volte migliore le caratteristiche del buco nero risultante dalla fusione di una coppia di buchi neri di massa stellare.

Quando due buchi neri interagiscono, perdono energia in forma di onde gravitazionali mentre spiraleggiano rapidamente l’uno attorno all’altro fino a unirsi. Questa simulazione in particolare mostra un buco nero da 20 masse solari interagire con uno da 40 masse solari. Gli assi di rotazione non sono allineati, il che provoca un movimento di precessione che si ripercuoterà sull’unico corpo originato dalla fusione.

Inoltre, tutto il processo induce un contraccolpo sul buco nero risultante, il quale subisce una sorta di “spintone” più o meno potente a seconda delle condizioni iniziali. Un calcio che in casi estremi può lanciare il buco nero risultante fuori dalla galassia a velocità fino a un centesimo della luce.

Conoscere con precisione non solo la massa del buco nero risultante ma anche caratteristiche legate allo spin, ciò alla rotazione, e alla velocità di fuga acquisita, è fondamentale per rilevare con accuratezza le onde gravitazionali e mettere alla prova le previsioni della teoria della relatività.

Servizio di Stefano Parisini, Media Inaf
Crediti animazioni: Caltech/Vijay Varma