Nell’immenso ‘ring’ dell’Universo, corpi celesti di diverse forme e dimensioni sono spesso protagonisti di violentissimi scontri. E se parliamo di lotte spaziali, il match più discusso degli ultimi tempi e forse dell’intera astronomia moderna è quello che ha dato origine alle onde gravitazionali, osservate per la prima volta lo scorso febbraio.
Gli ‘sfidanti’ erano due buchi neri, la cui fusione in qualche regione remota dell’Universo ha provocato il prezioso segnale catturato da LIGO. Ma come funziona esattamente la dinamica dello scontro tra oggetti celesti dal campo gravitazionale così irresistibile? Secondo gli scienziati si tratta di un fenomeno estremamente complesso, che può essere simulato soltanto utilizzando i supercomputer più avanzati al mondo.
Eppure due fisici teorici spagnoli potrebbero aver trovato un modo per aggirare il problema in modo molto facile, spiega l’Agenzia Spaziale Italiana. Roberto Emparan e Marina Martínez dell’Università di Barcellona hanno dimostrato che ciò che avviene sull’orlo del confine spazio-tempo di due buchi neri che si fondono può essere spiegato utilizzando equazioni semplici. Questa soluzione, valida in particolare nel caso di urto tra un buco nero gigante e un buco nero più piccolo, si basa sul concetto di orizzonte degli eventi, ovvero quel confine oltre al quale nessun evento può influenzare un osservatore esterno.
Quando due buchi neri si fondono, i rispettivi orizzonti degli eventi si uniscono a loro volta, diventando uno solo: è esattamente su questo fenomeno che si basa tutto il lavoro di Emparan e Martínez.
Il loro studio, pubblicato su Classical and Quantum Gravity, utilizza equazioni base come quelle che definiscono lo stesso orizzonte degli eventi di un buco nero, o che determinano il cosiddetto principio di equivalenza (parte integrante del concetto einsteiniano digravità).
In base a questa teoria, un osservatore non è in grado di percepire la differenza tra la caduta libera in un campo gravitazionale o nello spazio fluttuante; un concetto molto familiare agli astronauti che abitano la Stazione Spaziale Internazionale.
Le stesse equazioni che spiegano la gravità sulla Terra o nella condizione di ‘assenza di peso’ spaziale possono dunque essere utilizzate anche per descrivere un fenomeno molto più complesso, come appunto la fusione di due buchi neri.
“Sorprendentemente, le idee e le tecniche utilizzate nel nostro lavoro sono elementari – spiega Roberto Emparan – e ci permettono di studiare a fondo le proprietà dell’orizzonte degli eventi nel momento in cui due buchi neri si uniscono per formarne uno solo”.
Tornando all’analogia Terra-spazio, nello studio dei due fisici spagnoli la situazione di un piccolo buco nero che ‘cade’ in uno molto più grande è assimilabile a quella di un buco nero che fluttua da solo nello spazio; una semplificazione accettabile, proprio in base al principio di equivalenza di Einstein.
“Questi risultati – conclude Emparan – indicano l’esistenza di un comportamento generale che seguono due buchi neri quando entrano in contatto in qualunque parte dell’Universo”.
