Una nuova visualizzazione della NASA mostra l’orizzonte degli eventi di un buco nero supermassiccio

Grazie a una nuova visualizzazione prodotta sul supercomputer della NASA, puoi tuffarti nell’orizzonte degli eventi, il punto di non ritorno per un buco nero.

“Le persone spesso chiedono questo, e simulare questi processi difficili da immaginare mi aiuta a collegare la matematica relativistica alle conseguenze reali nell’universo reale”, ha affermato il dottor Jeremy Schnittman, astrofisico del Goddard Space Flight Center della NASA.

“Così ho simulato due diversi scenari, uno in cui la telecamera – prendendo il posto di un audace astronauta – manca l’orizzonte degli eventi e ritorna con la fionda, e uno in cui attraversa il confine, determinandone il destino”.

Per creare le visualizzazioni, il dottor Schnittman ha collaborato con lo scienziato del Goddard Space Flight Center Brian Powell e ha utilizzato il supercomputer Discover presso il Climate Simulation Center della NASA.

Hanno prodotto circa 10 terabyte di dati e hanno impiegato circa 5 giorni per funzionare solo sullo 0,3% dei 129.000 processori di Discover. La stessa impresa richiederebbe più di un decennio su un tipico laptop.

La destinazione è un buco nero supermassiccio 4,3 milioni di volte la massa del nostro Sole, equivalente al mostro al centro della nostra Via Lattea.

“Se potessi scegliere, vorresti cadere in un buco nero supermassiccio”, ha detto il dottor Schnittman.

“I buchi neri di massa stellare, che hanno fino a circa 30 masse solari, hanno orizzonti degli eventi molto più piccoli e forze di marea più forti, che possono fare a pezzi gli oggetti in avvicinamento prima che raggiungano l’orizzonte”.

Ciò accade perché la forza gravitazionale su un’estremità di un oggetto più vicino al buco nero è molto più forte della forza gravitazionale sull’altra estremità. Gli oggetti che cadono si espandono come spaghetti, un processo che gli astrofisici chiamano spaghetti.

L’orizzonte degli eventi del buco nero simulato si estende per circa 25 milioni di chilometri, ovvero circa il 17% della distanza dalla Terra al sole.

È circondato da una nuvola piatta e rotante di gas caldo e luminoso chiamata disco di accrescimento e funge da riferimento visivo durante la caduta.

Lo stesso vale per le strutture luminose chiamate anelli fotonici, che si formano vicino a un buco nero dalla luce che ha orbitato attorno ad esso una o più volte.

Lo sfondo del cielo stellato visto dalla Terra completa la scena.

Mentre la telecamera si avvicina al buco nero, raggiungendo velocità vicine a quella della luce stessa, il bagliore del disco di accrescimento e delle stelle sullo sfondo viene amplificato allo stesso modo del suono di un’auto da corsa in arrivo.

La loro luce appare più luminosa e bianca guardando nella direzione di marcia.

I filmati iniziano con la telecamera posizionata a circa 640 milioni di chilometri (400 milioni di miglia) di distanza, mentre il buco nero riempie rapidamente la scena.

Lungo il percorso, il disco del buco nero, gli anelli fotonici e il cielo notturno diventano sempre più distorti e formano persino immagini multiple mentre la loro luce attraversa uno spaziotempo sempre più distorto.

In tempo reale, la telecamera impiega circa 3 ore per raggiungere l’orizzonte degli eventi, eseguendo quasi due orbite complete di 30 minuti lungo il percorso. Ma per chi guarda da lontano, non arriverà mai lì.

Man mano che lo spaziotempo diventa sempre più distorto vicino all’orizzonte, l’immagine della telecamera rallenterà e sembrerà bloccarsi nelle vicinanze. Ecco perché gli astronomi originariamente si riferivano ai buchi neri come “stelle ghiacciate”.

All’orizzonte degli eventi, anche lo spazio-tempo stesso scorre verso l’interno alla velocità della luce, la massima velocità cosmica.

Una volta dentro, la telecamera e lo spazio-tempo in cui si muove vengono spinti verso il centro del buco nero, un punto unidimensionale chiamato singolarità, dove le leggi della fisica come le conosciamo smettono di funzionare.

“Una volta che la telecamera attraversa l’orizzonte, mancano solo 12,8 secondi per essere distrutta dagli spaghetti”, ha detto il dottor Schnittman.

Da lì mancano solo 128.000 chilometri (79.500 miglia) alla singolarità. Questa tappa finale del viaggio si è conclusa in un batter d’occhio.

Nello scenario alternativo, la telecamera si avvicina all’orizzonte degli eventi ma non lo attraversa mai e fugge per mettersi in salvo.

Se un astronauta volasse su una navicella spaziale in questo viaggio di andata e ritorno di 6 ore mentre i suoi compagni di equipaggio rimanessero sulla nave madre lontano dal buco nero, ritornerebbe 36 minuti più giovane dei suoi compagni di equipaggio.

Questo perché il tempo scorre più lentamente vicino a una forte sorgente gravitazionale e quando si muove a una velocità prossima a quella della luce.

“Questa situazione potrebbe essere più estrema”, ha detto il dottor Schnittman.

“Se il buco nero ruotasse rapidamente, come quello mostrato nel film del 2014 InterstellareTornerà molti anni più giovane dei suoi compagni di bordo.