Le onde gravitazionali prodotte dall’interazione tra buchi neri possono essere previste e anticipate con maggiore precisione rispetto a quanto avvenuto finora. Lo dimostra uno studio, pubblicato sulla rivista Nature, condotto dagli scienziati della Humboldt-Universitat zu Berlin. Il team, guidato da Jan Plefka, ha presentato una possibile strategia per risolvere il problema dei due corpi, che indaga le interazioni tra due oggetti identici e il modo in cui influenzano le onde gravitazionali. Il lavoro – sostengono gli autori – potrebbe aprire la strada a modelli di onde gravitazionali più accurati, che guideranno i futuri sforzi per rilevarle.
La teoria della relatività generale di Einstein – spiegano gli esperti – prevede che quando due oggetti massivi, come buchi neri o stelle di neutroni, interagiscono, emettano onde gravitazionali, delle increspature dello spazio-tempo. Le onde gravitazionali possono essere rilevate attraverso osservatori speciali in grado di riconoscere minuscole variazioni in diverse direzioni.
L’interpretazione di questi dati richiede modelli estremamente accurati di come potrebbero apparire i segnali. I modelli numerici attuali possono fornire delle approssimazioni, ma si tratta di un processo lento, che può richiedere anche diverse settimane, e computazionalmente costoso.
Lo studio
In questo lavoro, gli scienziati presentano un approccio diverso, basato sulla teoria delle perturbazioni. La strategia propone, infatti, la risoluzione di una semplice approssimazione di un problema e prosegue con la risoluzione dei dettagli più complessi in sequenze incrementali. Affrontando il problema dei due corpi, i ricercatori esplorano cosa accade quando due buchi neri o stelle di neutroni si influenzano tra loro. I risultati forniscono una soluzione analitica altamente precisa delle onde gravitazionali prodotte da questa interazione.
In questi casi – spiegano gli studiosi – si manifestano delle strutture matematiche note come varietà di Calabi-Yau, degli spazi a sei dimensioni a forma di ciambella. Queste invenzioni matematiche non erano mai state direttamente collegate a una quantità misurabile. Le strutture contribuiscono a descrivere l’energia emessa durante la diffusione delle onde.
“Il modello presentato dal team di Plefka – commenta in un News & Views di accompagnamento Zhengwen Liu, della Southeast University di Nanjing, in Cina – ha una precisione senza precedenti. Questi dati potrebbero guidare lo sviluppo di previsioni ancora più accurate, cruciali per interpretare le osservazioni di esperimenti futuri”.
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