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Alcuni scienziati hanno rilevato una fusione di buchi neri di "massa stellare", che vanno da circa tre a diverse decine di masse solari, utilizzando l'Osservatorio gravitazionale della National Science Foundation (LIGO). Ecco il video fornito dalla NASA che ne mostra la simulazione.

Una ragione per cui gli osservatori a terra non possono rilevare le onde gravitazionali generatesi da questi eventi è perché la Terra stessa è troppo "rumorosa", ovvero è già di per se scossa dalle vibrazioni sismiche e dai cambiamenti gravitazionali causati dai disturbi atmosferici, quindi risulta molto difficile per uno strumento riuscire ad "isolare" le vibrazioni gravitazionali da tutto il resto. I rivelatori devono dunque trovarsi nello spazio, come il Laser Interferometer Space Antenna (LISA) gestito dall'ESA il cui lancio è previsto intorno al 2030. Gli strumenti che osservano stelle superdense che ruotano rapidamente (le pulsar), possono invece rilevare queste onde gravitazionali derivanti da scontri/fusioni. Alla base della rilevazione c'è questo concetto: le pulsar emettono regolarmente fasci di luce che dunque appaiono e scompaiono mentre ruotano; Le onde gravitazionali potrebbero causare lievi variazioni nei tempi di emissione di tali flash. Ma finora gli studi non hanno mostrato alcun rilevamento.

"È molto importante procedere in due strade", ha detto il coautore Manuela Campanelli, direttore del Center for Computational Relativity and Gravitation presso il Rochester Institute of Technology di New York, che ha avviato questo progetto nove anni fa. Proseguendo aggiunge che "La modellizzazione di questi eventi richiede sofisticati strumenti computazionali che includono tutte le conseguenze fisiche prodotte da due buchi neri supermassicci che orbitano l'un l'altro ad una frazione della velocità della luce. Conoscere quali segnali luminosi aspettarsi da questi eventi aiuterà le osservazioni moderne ad identificarli. La modellazione e le osservazioni si alimenteranno l'una con l'altra, aiutandoci a capire meglio cosa sta accadendo nel cuore della maggior parte delle galassie".

La nuova simulazione mostra tre orbite di una coppia di buchi neri supermassicci a sole 40 orbite dalla fusione. I modelli rivelano che la luce emessa in questa fase del processo è per la maggior parte luce UV, con alcuni raggi X ad alta energia.

Tre regioni di gas luminescente si illuminano quando i buchi neri si fondono, il tutto collegato da flussi di gas caldo: è presente un grande anello che circonda l'intero sistema, chiamato "circumbinary disc" ed altri due più piccoli attorno a ciascun buco nero. Tutti questi oggetti emettono prevalentemente luce UV e quando il gas scorre in uno di questi dischi, la luce UV interagisce con la "corona" di ciascun buco nero, una regione di particelle subatomiche ad alta energia presente sopra e sotto il disco. Questa interazione produce raggi X. Sulla base della simulazione, i ricercatori si aspettano che i raggi X emessi da una prossima fusione siano più luminosi e più variabili rispetto ai raggi X provenienti dai singoli buchi neri supermassicci.

"Il modo in cui entrambi i buchi deflettono la luce dà luogo a complessi effetti di messa a fuoco, come si vede nel vide quando un buco nero passa davanti all'altro", ha detto Stéphane d'Ascoli, uno studente all'École Normale Supérieure di Parigi e autore principale dello studio. "Alcuni elementi esotici sono stati una sorpresa, come le ombre a forma di sopracciglio che un buco nero crea occasionalmente vicino all'orizzonte dell'altro".

La simulazione è stata eseguita sul supercomputer Blue Waters del National Center for Supercomputing Applications presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. La modellazione di tre orbite del sistema ha richiesto 46 giorni e 9.600 core per l'elaborazione.

La simulazione originale ha stimato le temperature dei gas. Il team progetta di perfezionare il proprio codice per modellare i cambiamenti dei parametri del sistema, come la temperatura, la distanza, la massa totale e la velocità di accrescimento, e osservare come influenzeranno l'emissione luminosa. Sono interessati a vedere cosa succede al gas che viaggia tra i due buchi neri e a modellare intervalli di tempo più lunghi.

"Abbiamo bisogno di trovare segnali alla luce da binari supermassicci dei buchi neri, abbastanza distintivi da permettere agli astronomi di trovare questi rari sistemi tra la folla di brillanti buchi neri supermassicci", ha detto il co-autore Julian Krolik, un astrofisico della Johns Hopkins University di Baltimora. "Se riusciamo a farlo, potremmo essere in grado di fondere i buchi neri supermassicci prima che vengano visti da un osservatorio a onda gravitazionale basato sullo spazio."

Nel video in fondo alla news è invece disponibile una simulazione più "visiva", in stile Interstellar, che mostra come potrebbe apparire il fenomeno agli occhi di un osservatore vicino. L'immersione è quasi totale anche grazie alla tecnologia 360° di Youtube.

"Il modo in cui entrambi i buchi deflettono la luce dà luogo a complessi effetti di messa a fuoco, come si vede nel film quando un buco nero passa davanti all'altro", ha detto Stéphane d'Ascoli, uno studente di dottorato all'École Normale Supérieure di Parigi e autore principale della carta. "Alcuni elementi esotici sono stati una sorpresa, come le ombre a forma di sopracciglio che un buco nero crea occasionalmente vicino all'orizzonte dell'altro".

La simulazione è stata eseguita sul supercomputer Blue Waters del National Center for Supercomputing Applications presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. La modellazione di tre orbite del sistema ha richiesto 46 giorni su 9.600 core di elaborazione. Campanelli ha dichiarato che la collaborazione è stata recentemente premiata con Blue Waters per continuare a sviluppare i loro modelli.

La simulazione originale ha stimato le temperature del gas. Il team progetta di perfezionare il proprio codice per modellare come i cambiamenti dei parametri del sistema, come la temperatura, la distanza, la massa totale e la velocità di accrescimento, influenzeranno la luce emessa. Sono interessati a vedere cosa succede al gas che viaggia tra i due buchi neri e a modellare intervalli di tempo più lunghi.

"Abbiamo bisogno di trovare segnali luminosi provenienti da buchi neri supermassicci binari, abbastanza da permettere agli astronomi di trovare questi rari sistemi tra la folla di brillanti buchi neri supermassicci", ha detto il co-autore Julian Krolik, un astrofisico della Johns Hopkins University di Baltimora. "Se riuscissimo a farlo, potremmo essere in grado di prevedere la fusione dei buchi neri supermassicci prima che vengano visti da un osservatorio gravitazionale nello spazio".

FONTE: nasa
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