Quindi due buchi neri stanno danzando l’uno intorno all’altro

Il disco di accrescimento compare intorno ai due buchi neri, cioè il materiale che ruota e ruota attorno al corpo, dalla direzione del piano di rotazione, nella ben nota doppia forma convessa. Tuttavia, mentre ruota, quando un buco nero passa davanti all’altro, dal suo punto di vista, la sua gravità è così vicina a deformare l’altro oltre il riconoscimento, trasformando la schiena in archi intrecciati, lacerati e mutevoli. Nell’animazione, gli esperti hanno visualizzato i buchi neri che erano i più grandi (rossi) con una massa solare di 200 milioni, i più piccoli, rappresentati in blu, la metà di quella dimensione.

In un sistema di doppi buchi neri, i dischi di accrescimento possono rimanere intorno a entrambi i corpi per milioni di anni, ha detto l’astrofisico Jeremy Schnittmann, che ha creato l’animazione. Sebbene la scelta del colore in questo caso serva allo scopo di facilitare la separazione dei due oggetti in animazione, non è un prodotto del caso. Il materiale in orbita attorno al buco nero più piccolo rileva l’effetto della gravità in modo più forte e si riscalda di più, quindi il colore della luce che emette è più vicino al blu e il colore della luce più grande e meno calda al rosso. Infatti, in entrambi i casi, i dischi di accrescimento attorno ai buchi neri di questa massa si irradiano principalmente nella gamma dell’ultravioletto, ma la temperatura mostrata in blu è in realtà più alta.

Se guardiamo le cose di lato, la metà è visibilmente più luminosa, con una tonalità più chiara. La gravità distorce il percorso della luce proveniente da diversi punti del disco, creando una scena distinta e contorta. Il gas caldo che circola vicino al buco nero modifica la luminosità del gas grazie alla cosiddetta accelerazione Doppler. Come risultato della teoria della relatività di Einstein, vediamo la massa di un gas che si avvicina a noi più luminosa, mentre la massa di un gas si allontana debolmente.

Inoltre, c’è un altro effetto: proprio il cosiddetto fenomeno di declinazione relativa: il buco nero che si avvicina a noi sembra essere leggermente più piccolo, mentre il buco in ritirata appare più grande.

Tuttavia, tutti questi effetti scompaiono quando si guarda il sistema da una vista dall’alto e appaiono invece in modo diverso. In entrambi i buchi neri appare anche la miniatura dell’altro, ma viene ruotata di 90 gradi, ovvero la piccola immagine mostra nuovamente l’oggetto adiacente da una vista laterale. Questo ci permette di vedere i due buchi neri sia dalla larghezza superiore che da quella laterale contemporaneamente.

Per l’animazione, Schnittmann ha calcolato il percorso della luce che passa dai due dischi di accrescimento attraverso lo spaziotempo deformato dall’enorme attrazione gravitazionale attorno ai buchi neri. Ciò ha richiesto l’aiuto del supercomputer Discover della NASA, che, utilizzando solo il 2% dei suoi 129.000 processori, ha fatto i conti in un giorno. (Un moderno computer desktop avrebbe eseguito gli stessi calcoli in circa un decennio.)

Gli astronomi sono fiduciosi che in un futuro non troppo lontano saremo anche in grado di rilevare le onde gravitazionali generate durante la fusione di coppie di buchi neri come questo.