Quando si tratta di molti misteri dell'Universo, una categoria speciale è riservata ai buchi neri. Poiché sono invisibili a occhio nudo, rimangono visibilmente inosservati e gli scienziati sono costretti a fare affidamento sul "vedere" gli effetti della loro intensa gravità sulle stelle e sulle nuvole di gas vicine per studiarli.
Ciò potrebbe cambiare, grazie a un team dell'Università di Cardiff. Qui, i ricercatori hanno realizzato una svolta che potrebbe aiutare gli scienziati a scoprire centinaia di buchi neri in tutto l'Universo.
Guidati dal Dr. Mark Hannam della School of Physics and Astronomy, i ricercatori hanno costruito un modello teorico che mira a prevedere tutti i potenziali segnali delle onde gravitazionali che potrebbero essere trovati dagli scienziati che lavorano con i rilevatori Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) .
Questi rilevatori, che agiscono come microfoni, sono progettati per cercare i resti di collisioni con i buchi neri. Quando sono accesi, il team di Cardiff spera che la loro ricerca funga da una sorta di "guida degli spotter" e aiuti gli scienziati a raccogliere le deboli increspature delle collisioni - note come onde gravitazionali - avvenute milioni di anni fa.
Composto da ricercatori post dottorato, dottorandi e collaboratori di università in Europa e negli Stati Uniti, il team di Cardiff lavorerà con scienziati di tutto il mondo nel tentativo di svelare le origini dell'Universo.
"La rapida rotazione dei buchi neri farà oscillare le orbite, proprio come le ultime oscillazioni di una trottola prima che cada", ha detto Hannam. “Queste oscillazioni possono far sì che i buchi neri tracciano percorsi selvaggi l'uno attorno all'altro, portando a segnali di onde gravitazionali estremamente complicati. Il nostro modello mira a prevedere questo comportamento e aiutare gli scienziati a trovare i segnali nei dati del rivelatore. "
Già, il nuovo modello è stato programmato nei codici informatici che gli scienziati LIGO di tutto il mondo si stanno preparando a utilizzare per cercare fusioni di buchi neri quando i rivelatori si accendono.
Il dott. Hannam ha aggiunto: “A volte le orbite di questi buchi neri rotanti sembrano completamente aggrovigliate, come una palla di filo. Ma se immagini di girovagare con i buchi neri, allora tutto sembra molto più chiaro e possiamo scrivere equazioni per descrivere cosa sta succedendo. È come guardare un bambino in un giro nel parco dei divertimenti che gira ad alta velocità, apparentemente agitando le mani. Dalle linee laterali, è impossibile dire cosa stanno facendo. Ma se ti siedi accanto a loro, potrebbero essere perfettamente fermi, dandoti il pollice in alto. "
Ma ovviamente, c'è ancora del lavoro da fare: "Finora abbiamo incluso solo questi effetti precessione mentre i buchi neri si muovono a spirale l'uno verso l'altro", ha affermato il dott. Hannam. "Dobbiamo ancora lavorare esattamente su ciò che fanno gli spin quando i buchi neri si scontrano."
Per questo devono eseguire grandi simulazioni al computer per risolvere le equazioni di Einstein per i momenti prima e dopo la collisione. Dovranno anche produrre molte simulazioni per catturare abbastanza combinazioni di masse di buchi neri e direzioni di rotazione per comprendere il comportamento generale di questi sistemi complicati.
Inoltre, il tempo è un po 'limitato per la squadra di Cardiff. Una volta accesi i rivelatori, sarà solo una questione di tempo prima che vengano effettuati i primi rilevamenti di onde gravitazionali. I calcoli che il Dr. Hannam e i suoi colleghi stanno realizzando dovranno essere pronti in tempo se sperano di sfruttarli al meglio.
Ma il dottor Hannam è ottimista. "Per anni siamo rimasti sconcertati su come districare il movimento del buco nero", ha detto. "Ora che l'abbiamo risolto, sappiamo cosa fare dopo."
