Scienza. – Il mondo dei buchi neri binari doppiamente distorti

16/04/2021 Una scena per visualizzare l’interazione di buchi neri bilaterali, ricerca politica e tecnologia NASA Goddard

Madrid, 16 anni (Europe Press)

I buchi neri orbitano milioni di volte la massa del sole eseguono un “doppio” balletto nella nuova visualizzazione della NASA.

(Https://www.youtube.com/watch) descrive il film?

Se visto vicino al piano orbitale, ogni disco di accrescimento assume un aspetto distinto a doppia gobba. Ma quando uno passa davanti all’altro, l’attrazione gravitazionale del buco nero nella parte anteriore trasforma il suo compagno in una serie di archi che cambia rapidamente. Queste distorsioni compaiono quando la luce di entrambi i dischi viaggia attraverso il tessuto intrecciato dello spazio e del tempo vicino ai buchi neri.

“Stiamo guardando due giganteschi buchi neri, uno dei quali è più grande con 200 milioni di masse solari e un compagno più piccolo che pesa la metà”, ha detto Jeremy Schnittman, astrofisico presso il Goddard Space Flight Center della NASA, che ha creato la visualizzazione. “Questi sono i tipi di sistemi binari di buchi neri che riteniamo entrambi i membri possano mantenere su dischi cumulativi che durano per milioni di anni”.

I dischi di accumulo sono di diversi colori, rosso e blu, per facilitare il tracciamento delle sorgenti luminose, ma la selezione riflette anche la realtà. Il gas più caldo emette luce più vicino all’estremità blu dello spettro ei materiali in orbita attorno a buchi neri più piccoli sono esposti a effetti gravitazionali più forti che producono temperature più elevate. Per questi blocchi, entrambi i dischi di accrescimento emetteranno la maggior parte della loro luce nei raggi UV e il disco blu raggiungerà una temperatura leggermente più alta.

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Visualizzazioni come queste aiutano gli scienziati a immaginare le conseguenze dell’estrema attrazione gravitazionale dello specchio del luna park. Il nuovo video è stato duplicato su un video precedente prodotto da Schnittmann e mostra un singolo buco nero da diverse angolazioni.

Se visti quasi dal bordo, i dischi di accumulo appaiono notevolmente più luminosi su un lato. La distorsione gravitazionale altera i percorsi della luce proveniente da diverse parti dei dischi, risultando in un’immagine distorta. Il rapido movimento del gas vicino al buco nero modifica la luminosità del disco attraverso un fenomeno chiamato spinta Doppler, un effetto della teoria della relatività di Einstein che illumina il lato diretto verso lo spettatore e oscura il lato che sta ruotando.

La visualizzazione mostra anche un fenomeno più sottile chiamato inclinazione relativa. I buchi neri appaiono più piccoli quando si avvicinano allo spettatore e diventano più grandi quando si allontanano.

Questi effetti scompaiono quando si visualizza il sistema dall’alto, ma vengono visualizzate nuove funzionalità. Entrambi i buchi neri producono minuscole immagini dei loro compagni che ruotano a ogni orbita. Guardando da vicino, è chiaro che queste foto sono in realtà viste di bordo. Per produrli, la luce dei buchi neri deve essere reindirizzata di 90 gradi, il che significa che guardiamo i buchi neri da due diverse prospettive, la faccia e il bordo, allo stesso tempo.

“Uno degli aspetti sorprendenti di questa nuova offerta è la natura simile delle immagini prodotte dalle lenti gravitazionali”, ha spiegato Schnittmann. “Lo zoom su ogni buco nero rivela immagini multiple e sempre più distorte del suo partner”.

Schnittmann ha creato la visualizzazione calcolando il percorso che i raggi di luce viaggiano dai dischi di accrescimento mentre viaggiano attraverso lo spazio-tempo deformato attorno ai buchi neri.

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Su un moderno computer desktop, i calcoli necessari per realizzare fotogrammi di film richiederebbero circa un decennio. Quindi Schnittman ha collaborato con lo scienziato dei dati di Goddard Brian Powell per utilizzare il supercomputer Discover presso il Climate Simulation Center della NASA. Con solo il 2% dei 129.000 processori Discover, questi calcoli hanno richiesto circa un giorno.

In un futuro non troppo lontano, gli astronomi sperano di essere in grado di rilevare le onde gravitazionali (increspature nello spaziotempo) prodotte dall’esistenza di due buchi neri supermassicci in un sistema che ricorda da vicino quello che Schnittmann ha descritto come una spirale e fusione.

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