Una nuova proprietà scoperta da un gruppo di scienziati gallesi in Gran Bretagna mostra che le increspature dello spazio-tempo create dai buchi neri morenti potrebbero aiutare a rivelare come si sono formati.
I ricercatori gallesi dell’Università di Cardiff hanno scoperto una nuova proprietà dei buchi neri che mostra che i ‘suoni’ che emettono quando stanno per morire potrebbero rivelare la collisione cosmica che li ha prodotti. I buchi neri sono regioni dello spazio in cui la gravità è così forte che nemmeno la luce può sfuggire e quindi i buchi neri isolati sono oggetti veramente scuri che non emettono alcun tipo di radiazione.
Tuttavia, i buchi neri che vengono deformati a causa di altri buchi neri o delle stelle che crollano dentro di essi, sono noti perchè emettono un nuovo tipo di radiazione, soprannominato onda gravitazionale, che Einstein aveva previsto quasi un centinaio di anni fa.
Le onde gravitazionali sono le increspature in un tessuto dello spazio-tempo che viaggia alla velocità della luce, ma sono estremamente difficili da rivelare.
A questo scopo negli Stati Uniti, in Europa, Giappone e India si stanno costruendo degli strumenti, chiamati interferometri laser, delle dimensioni di chilometri.
Questi strumenti sono sensibili alle onde gravitazionali quasi nella stessa banda di frequenza delle onde sonore udibili, e per questo si può immaginarli come un microfono per le onde gravitazionali.
Perdendo l’energia, due buchi neri che orbitano l’uno intorno all’altro emettono onde gravitazionali ed alla fine si incontrano e si scontrano per formare un buco nero che inizialmente è molto deformato. Le onde gravitazionali prodotte da un buco nero deformato non hanno una sola lunghezza, ma due lunghezze caratteristiche, in un modo molto simile ad una campana che suona per un funerale.
Nel caso dei buchi neri, la frequenza di ciascuna onda gravitazionale e la velocità a cui le le onde decadono dipende solo dai due parametri che caratterizzano un buco nero: la sua massa e quanto rapidamente ruota.
Quindi, da tempo, gli scienziati ritengono che rivelando le increspature dello spazio-tempo di un buco nero e misurando le loro frequenze si potrebbe misurare anche la massa e la rotazione di un buco nero.
Ioannis Kamaretsos, Mark Hannam e B. Sathyaprakash, tre ricercatori dell’Università di Cardiff hanno utilizzato il sistema della ricerca computerizzata avanzata di Cardiff (ARCCA) per eseguire un gran numero di simulazioni di una coppia di buchi neri crollati l’uno sull’altro, scoprendo che diversi toni sonori di un buco nero ci potrebbero dire davvero qualcosa di importante. Il risultato della scoperta dei tre scienziati è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
“Confrontando le potenze di diverse tonalità non solo è possibile conoscere meglio il buco nero finale, ma si potrebbero anche capire le proprietà originali dei due buchi neri che hanno fatto parte della collisione”, ha spiegato Ioannis Kamaretsos, un dottorando che ha eseguito le simulazioni.
“I rivelatori avanzati di onde gravitazionali che sono attualmente in fase di costruzione ci offriranno l’opportunità di testare le nostre previsioni per il prossimo decennio”, ha dichiarato il Professor B Sathyaprakash.
Lo studio di questi ricercatori apre una nuova strada per studiare le proprietà dei sistemi binari che hanno prodotto il buco nero finale, anche quando lo stesso sistema binario non sia visibile ad un rivelatore di onde gravitazionali. I prossimi rivelatori di onde gravitazionali dovrebbero essere in grado di studiare buchi neri molto più pesanti di quanto si pensasse finora migliorando i risultati scientifici.
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