Nuove simulazioni della NASA ci portano oltre l’orizzonte degli eventi di un buco nero

-

⇧ [VIDÉO] Potrebbero piacerti anche questi contenuti dei partner

La NASA svela nuovi video immersivi che simulano cosa potrebbe accadere avvicinandosi (uno) o immergendosi (dentro) un buco nero supermassiccio, oltre l’orizzonte degli eventi. Eseguite utilizzando il supercomputer Discover del Center for Climate Simulation, le simulazioni mostrano uno sguardo mai visto prima sugli strani effetti della relatività generale, con formati a 360 gradi che offrono una grande immersione.

I video della NASA mostrano simulazioni di un viaggio verso un buco nero supermassiccio non rotante con una massa 4,3 milioni di volte quella del Sole, equivalente a quella del buco nero al centro della Via Lattea, Sagittarius A*. “ Se potessi scegliere, preferiresti cadere in un buco nero supermassiccio “, spiega Jeremy Schnittman, astrofisico del Goddard Space Flight Center della NASA e direttore dei video, in un post sul blog della NASA.

Infatti, i buchi neri la cui massa è circa 30 volte quella del Sole hanno un orizzonte degli eventi molto più piccolo e quindi forze di marea più intense. Queste forze di marea farebbero a pezzi gli oggetti prima ancora che raggiungano l’orizzonte degli eventi.

Un invito a sognare, pronto per essere indossato.

L’orizzonte degli eventi del buco nero nelle simulazioni si estende per circa 25 milioni di chilometri, ovvero quasi il 17% della distanza Terra-Sole. Il suo disco di accrescimento così come i sottili anelli di fotoni che lo circondano sono chiaramente visibili. Gli anelli fotonici si formano vicino al buco nero, appena prima dell’orizzonte degli eventi, a causa della luce che lo circonda una o più volte. Uno sfondo di cielo stellato visto dalla Terra completa la scena.

I video iniziano quando un’ipotetica telecamera si trova a 640 milioni di chilometri dal buco nero. Per comprendere meglio gli strani effetti della relatività, Schnittman ha immaginato due scenari: uno in cui la telecamera sfugge per un pelo all’orizzonte degli eventi e riesce a liberarsene, e un altro in cui attraversa il punto di non ritorno, raggiungendo così il centro del buco nero.

Le persone spesso fanno domande al riguardo e simulare questi processi difficili da immaginare mi aiuta a collegare la matematica della relatività alle conseguenze reali nell’Universo. “, lui spiega. I video sono disponibili in diversi formati: esplicativi (mostrano come viene distorto lo spazio-tempo, come passa il tempo, ecc.), a 360 gradi e sotto forma di mappe.

Una “spaghettificazione” in 12,8 secondi

Per creare le simulazioni, Schnittman si è affidato al supercomputer Discover della NASA. Il dispositivo ha elaborato 10 terabyte di dati, l’equivalente della metà del contenuto testuale della Biblioteca del Congresso. Il completamento e la modifica dei video hanno richiesto circa 5 giorni, utilizzando solo lo 0,3% della capacità dei 129.000 processori di Discover. Per fare un confronto, l’esecuzione della stessa quantità di dati richiederebbe più di un decennio con un laptop attuale.

Nel primo scenario, in cui la telecamera attraversa l’orizzonte degli eventi del buco nero, inizia ad avvicinarsi ad esso raggiungendo velocità sempre più vicine a quella della luce. Man mano che si avvicina al disco di accrescimento, la luce proveniente da quest’ultimo e quella delle stelle sullo sfondo si amplifica.

La fotocamera impiegherebbe circa 3 ore per raggiungere l’orizzonte degli eventi dopo aver completato quasi due orbite complete (di 30 minuti) attorno al buco nero. Tuttavia, dal punto di vista di un osservatore situato lontano dal buco nero, darebbe l’impressione di non arrivare mai a destinazione. Infatti, lo spazio-tempo si distorce man mano che ci avviciniamo all’orizzonte degli eventi, il che dà l’impressione che l’oggetto rallenti e poi si blocchi prima di attraversarlo completamente.

Dal punto di vista della telecamera, il disco di accrescimento, gli anelli fotonici e lo sfondo del cielo notturno diventano distorti man mano che si sposta più in profondità nel buco nero. Poiché la luce viaggia attraverso uno spazio-tempo distorto, le immagini si duplicano e danno l’impressione di trovarsi in uno spazio pieno di specchi.

Una volta raggiunto l’orizzonte degli eventi, lo spaziotempo stesso scorre alla velocità della luce verso l’interno del buco nero. La telecamera lo attraversa per precipitarsi verso la singolarità, il punto unidimensionale al centro del buco nero e nel quale non valgono più le leggi della fisica.

Una volta che la telecamera attraversa l’orizzonte, la sua distruzione per spaghettificazione richiede solo 12,8 secondi
“, dice Schnittmann. Ciò accade perché l’attrazione gravitazionale esercitata sull’estremità dell’oggetto più vicina al buco nero è molto più intensa di quella esercitata sull’estremità opposta. Si allunga poi in sottili strisce di materiale, da qui il nome “spaghettificazione”. Da lì mancano solo 128.000 chilometri per raggiungere la singolarità, in un batter d’occhio (nell’ordine di un microsecondo).

Video del primo scenario immaginato da Schnittman, dove un’ipotetica telecamera attraversa l’orizzonte degli eventi del buco nero (versione esplicativa):

Vedi anche

type="image/webp">>

type="image/webp">>

Un astronauta che ritorna 36 minuti più giovane?

Nel secondo scenario, in cui la telecamera sfugge per un pelo all’orizzonte degli eventi, si verifica lo stesso fenomeno di distorsione spazio-temporale. Nel punto più vicino all’orizzonte degli eventi, raggiungerebbe una velocità massima pari al 60% della velocità della luce. Le strutture nella direzione del suo movimento diventano più chiare e duplicate man mano che la sua velocità aumenta. Tuttavia, dopo aver completato due orbite attorno al buco nero, riparte sano e salvo per ritornare su un’ipotetica astronave madre.

Se un astronauta facesse lo stesso viaggio (un viaggio di andata e ritorno di 6 ore) nei panni della telecamera, ritornerebbe 36 minuti più giovane dei suoi colleghi rimasti lontani dal buco nero. Il tempo, infatti, scorre più lentamente in prossimità di una forte sorgente gravitazionale e quando ci muoviamo a una velocità prossima a quella della luce. Uno spostamento maggiore si verificherebbe se il buco nero ruotasse ad alta velocità. L’astronauta che si fosse avvicinato abbastanza (all’orizzonte degli eventi) sarebbe tornato diversi anni più giovane, come nel film
Interstellare.

Video del secondo scenario immaginato da Schnittman, in cui un’ipotetica telecamera sfugge per un pelo all’orizzonte degli eventi del buco nero (versione esplicativa):

-

PREV Taiwan rileva 45 aerei cinesi attorno all’isola
NEXT Mohamed Amra, “ben noto alla giustizia”