Cosa succede a tre buchi neri che ruotano uno intorno all’altro? La risposta dalla simulazione

Cosa succede quando tre buchi neri di massa equiparabile interagiscono gravitazionalmente? Ruotano uno intorno all’altro come fanno le stelle? O si fondono subito creando un buco nero ancora più grande?
Per rispondere a questa domanda uno studente olandese dell’Università di Leida, Paesi Bassi, Arend Moerman ha realizzato un nuovo studio effettuando interessanti scoperte.

Dipende dalla massa dei buchi neri

Lo studio, basato su simulazioni e pubblicato su Physical Review D,[1] in pratica prende in considerazione il cosiddetto problema relativistico dei tre corpi e giunge alla conclusione che molto dipende dalla massa degli stessi buchi neri: se i buchi neri sono più leggeri si lanciano a vicenda nello spazio mentre se sono più pesanti si fondono.

La simulazione al computer

Il processo di simulazione al computer eseguito dal ricercatore tiene conto della relatività di Einstein, fattore importante considerando che si tratta di oggetti molto pesanti.
Moerman, con l’aiuto dei colleghi, cambiava la massa dei tre buchi neri interagenti nel corso della simulazione iniziando con tre buchi neri della massa simile a quella del nostro sole per arrivare a buchi neri della massa di miliardi di volte quella del nostro Sole.

Il limite di 10 milioni di masse solari

Si accorgeva che una volta arrivati ad una massa di circa 10 milioni di masse solari c’era una sorta di “punto di svolta”: quelli più leggeri di questo limite andavano incontro ad una “fionda gravitazionale” e alla fine schizzavano via allontanandosi l’uno dall’altro. Quelli più pesanti, invece, iniziavano uno processo che finiva con la fusione: prima si fondevano i primi buchi neri e poi, in seguito, il terzo. La fusione accadeva perché i tre buchi neri perdevano energia cinetica ed era preceduta da un’onda gravitazionale che si propagava in spirale.

Risultati possono spiegare come si forma un buco nero supermassiccio

Si tratta di un lavoro importante perché può spiegare come un buco nero di massa “normale ” può arrivare a diventare “supermassiccio”, come spiega Simon Portegies Zwart, un altro autore dello studio.
In effetti si pensa che diversi buchi neri supermassicci riescano a diventare così grandi prendendo una “scorciatoia”: invece di acquisire lentamente materiale dall’area circostante, un processo che può richiedere miliardi di anni, inghiottono direttamente un altro buco nero aumentando enormemente la propria massa praticamente in un sol colpo.

Note e approfondimenti

  1. Phys. Rev. D 104, 083020 (2021) – Relativistic Pythagorean three-body problem (IA)

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