L'universo in una scatola by Andrew Pontzen

autore:Andrew Pontzen [Pontzen, Andrew]
La lingua: ita
Format: epub
editore: Adelphi
pubblicato: 2024-02-08T23:00:00+00:00

 BUCHI NERI NELLE GALASSIE

Sviluppare simulazioni capaci di spiegare che fine fa l’energia proveniente dai buchi neri richiede una certa dose di audacia. Non si possono semplicemente prendere simulazioni dettagliate di buchi neri e combinarle con le attuali simulazioni di galassie, a causa dell’enorme sproporzione di scala. Si stima che la massa dei buchi neri più pesanti conosciuti sia diversi miliardi di volte quella del Sole, eppure il loro orizzonte degli eventi ha il diametro di un sistema solare. Le galassie sono migliaia di volte più pesanti, e decine di miliardi di volte più grandi. La sproporzione di scala è, grosso modo, la stessa di una previsione meteo planetaria che cercasse di seguire un singolo granello di polvere. In questi termini si tratta ovviamente di qualcosa di irrealizzabile, e l’unica via d’uscita è usare prescrizioni sotto griglia come quelle che, all’inizio degli anni Duemila, iniziavano ad aiutare gli astrofisici a includere le stelle nelle loro simulazioni di formazione galattica. L’astrofisica Tiziana Di Matteo si convinse che la stessa tecnica si poteva applicare anche ai buchi neri.

Nei suoi studi di dottorato a Cambridge, Di Matteo si era occupata della caduta di materia nei buchi neri, e della conseguente emissione di energia. All’inizio il suo interesse riguardava principalmente i telescopi a onde radio, a luce visibile e anche a raggi X (quelli usati per guardare all’interno del nostro corpo) e il loro uso per osservare il funzionamento dell’universo reale. Alla Harvard University, tuttavia, collaborava con Lars Hernquist e Volker Springel, due pionieri nel perfezionamento delle regole sub-grid.29 Intuendone la potenzialità, Di Matteo li convinse a estenderle includendo i buchi neri.30

La sconcertante distorsione dello spazio e del tempo in vicinanza dei buchi neri è cruciale se si vuole capire come vengono liberate l’energia e le onde gravitazionali, ma per il resto della galassia – speravano i tre autori – questi dettagli non sono importanti. Per loro un buco nero era a tutti gli effetti una nuova simparticella da aggiungere alle simulazioni, oltre alla materia oscura, al gas e alle stelle già presenti. Una simparticella che rappresenta un buco nero segue regole specifiche: se è immersa nel gas, lo trangugia, convertendo una frazione della sua massa in energia. Come nel caso delle regole applicate alle stelle e alle nubi temporalesche, ci sono dettagli di cui preoccuparsi: a quale ritmo consuma gas un buco nero? Qual è la frazione dell’energia che viene liberata? E sotto quale forma, di preciso? A tutt’oggi non ci sono risposte definitive a questi interrogativi.

Fu la determinazione dell’équipe a consentire il salto nel buio che nel 2005 permise di aprire la strada con la prima simulazione degli effetti risultanti.31 In quello stesso anno cominciarono a funzionare anche le simulazioni dettagliate delle onde gravitazionali emesse da buchi neri, e le simulazioni cosmologiche iniziarono a produrre galassie più realistiche, ma la coincidenza è in buona parte accidentale. La simulazione di Di Matteo ha parecchio in comune con quella realizzata sessant’anni prima da Holmberg, nel senso che riguarda due galassie già formate, lanciate l’una verso l’altra con l’intenzione di vedere che cosa accade nella collisione.

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