Rappresentazione artistica di due buchi neri in fase di coalescenza. Crediti: The SXS (Simulating eXtreme Spacetimes) Project
Fusioni di buchi neri che emettono onde gravitazionali. Un processo assai complesso, predetto dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein e che solo i più potenti supercomputer sono in grado di ricostruire. Ma forse c’è una via per semplificare, e di molto, i calcoli che descrivono questo poderoso fenomeno in grado di convertire in una frazione infinitesimale di tempo enormi quantità di materia direttamente in una gigantesca perturbazione dello spazio-tempo, che si propaga indisturbata nell’universo alla velocità della luce. La proposta arriva da uno studio condotto da Marina Martínez e Roberto Emparan dell’Università di Barcellona, che hanno affrontato in un articolo pubblicato su Classical and Quantum Gravity il caso di fusione tra un buco nero massiccio con uno di massa assai più piccola. In particolare gli scienziati si sono concentrati su ciò che accade durante il processo ai rispettivi orizzonti degli eventi, le regioni di spazio attorno ai buchi neri entro le quali nessun evento che accade può influenzare un osservatore esterno. Durante il processo di fusione, anche gli orizzonti degli eventi dei singoli buchi neri vengono a fondersi.
Durante il processo di fusione, anche gli orizzonti degli eventi dei singoli buchi neri vengono a fondersi. Le equazioni utilizzate dai ricercatori per risolvere questo problema sono ovviamente quelle mutuate dalla relatività generale e abbinate al concetto del principio di equivalenza, che costituisce un’altra delle colonne portanti della teoria enisteiniana. Il principio stabilisce che un osservatore non è in grado di percepire differenze tra l’essere in una situazione di caduta libera in un campo gravitazionale o trovarsi in un punto qualsiasi dello spazio profondo. Proprio quello che sperimentano gli astronauti in orbita attorno alla Terra.
Sulla scorta di questo assunto, i ricercatori spagnoli hanno dunque affrontato il problema considerando che un piccolo buco nero che precipita verso uno assai più massiccio è assimilabile allo scenario in cui esso fluttua da solo nello spazio; una semplificazione sostanziale che rende più agevole identificare le proprietà geometriche degli orizzonti degli eventi di due buchi neri nell’atto della loro coalescenza.