Sull’orlo di un buco nero: la simulazione Nasa

Описание: Vi siete mai chiesti come sarebbe volare attorno a un buco nero?
Nel caso che questo dubbio cosmico vi attanagli, ecco che l’istituto Goddard della Nasa mette a disposizione questa simulazione, fruibile sul loro canale anche in una versione immersiva a 360 gradi.

La visualizzazione rappresenta ciò che vedrebbe un’ipotetica telecamera lanciata verso il buco nero che non ne venga inghiottita ma ne sfiori l’orizzonte degli eventi e venga rispedita indietro ruotandogli attorno.

Gli scienziati del Goddard hanno fatto girare la simulazione sul supercomputer Discover presso il Centro per le simulazioni climatiche della Nasa. Il buco nero considerato possiede 4,3 milioni di volte la massa del nostro Sole, equivalente a Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio situato al centro della nostra galassia, la Via Lattea.

Per semplificare i complessi calcoli, il buco nero è considerato non in rotazione. Lo sfondo del cielo stellato visto dalla Terra completa la scena.

La Nasa consiglia di non tentare di generare questa visualizzazione sul vostro laptop di casa, vi servirebbero suppergiù una decina d’anni per completare i calcoli e un disco rigido da almeno 10 terabyte. Il supercomputer ci ha messo solo 5 giorni, peraltro usando una minima parte dei suoi 130mila processori.

Ma torniamo al nostro buco nero e cerchiamo perlomeno di intuire cosa stia accadendo nella simulazione.

Una nube piatta e vorticosa di gas caldo, chiamata disco di accrescimento, circonda il buco nero e per noi funziona da riferimento visivo durante l’avvicinamento.

Lo stesso vale per le strutture circolari luminose, chiamate anelli fotonici, che si formano più vicino al buco nero. Sono immagini prodotte dai fotoni, dalla luce appunto, che hanno orbitato attorno al buco nero una o più volte prima di sfuggire via.

L’ovale in alto, centrato sulla direzione di viaggio della telecamera, mostra l’intero cielo simulato.

In basso a destra viene rappresentata la posizione della telecamera virtuale rispetto al buco nero.

La telecamera punta verso il lato opposto dell'anello fotonico e il tempo rallenta rispetto a quello di un osservatore lontano.

La velocità della telecamera fa sì che le sorgenti luminose direttamente davanti a essa diventino molto più luminose.

La telecamera, che ora si muove al 60% della velocità della luce, si avvicina al buco nero.

Il cielo stellato si distorce e appare come immagini multiple, a volte riflesse come in uno specchio. Ciò è causato dalla luce che compie orbite multiple del buco nero prima di raggiungere la fotocamera.

Ora, direttamente dietro la telecamera, il buco nero appare come diviso in questa vista a tutto cielo.

Una vista più ravvicinata mostra quanto sia stratificato e intricato l'anello fotonico.

Ogni banda è un'immagine distorta del disco di gas alternata al cielo di sfondo.

Le bande successive sono più sottili, prodotte da fotoni che hanno fatto un ulteriore giro intorno al buco nero prima di raggiungere la telecamera.


Visto tutto ciò, viene spontaneo chiedersi cosa vedrebbe la nostra telecamera virtuale oltrepassando l’orizzonte degli eventi, cioè in pratica cadendo dentro al buco nero.

Ecco che la simulazione mostra di nuovo il buco nero, o meglio la sua parte visibile, il disco di accrescimento composto da materiale incandescente che vi orbita attorno e l’anello fotonico, le tracce lasciate da fotoni in circolo prima di fuggire.

A questo punto la telecamera inizia un tuffo di 10 minuti verso l’orizzonte degli eventi.

Nel momento in cui il punto di osservazione della nostra simulazione tocca l’orizzonte degli eventi, tutto cambia.

La luce proveniente dall'universo esterno brilla ancora, ma non può più fuggire via.

La telecamera è ormai distrutta. Microsecondi dopo, raggiunge la singolarità, dove lo spazio-tempo collassa.

Ancora una volta, diamo un’occhiata con una vista più ravvicinata a quanto sia stratificato e intricato l'anello fotonico.

Ogni striscia è un'immagine distorta del disco di accrescimento sullo sfondo del cielo.

Le strisce successive sono più sottili, prodotte da fotoni che hanno fatto un ulteriore viaggio intorno al buco nero prima di raggiungere la telecamera.

A causa della velocità della telecamera, l'intero cielo sembra spostarsi progressivamente in avanti. Il cielo si sta letteralmente restringendo davanti ai nostri occhi.

Servizio di Stefano Parisini
Crediti video: NASA’s Goddard Space Flight Center /J. Schnittman and B. Powell Producer: Scott Wiessinger (KBR Wyle Services, LLC) Visualizer:Jeremy Schnittman (NASA/GSFC) Science writer: Francis Reddy (University of Maryland College Park) Computer support: Brian Powell (NASA/GSFC) Editor: Scott Wiessinger (KBR Wyle Services, LLC)
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