I buchi neri turbolenti sviluppano una pelle frattale

buchi neridi Lisa Grossman

I buchi neri nel nutrirsi hanno sviluppato una pelle frattale. Questa è la conclusione delle simulazioni che si avvantaggiano di una correlazione tra la dinamica dei fluidi e la gravità.

“Abbiamo mostrato che quando immetti materia in un buco nero, la sua superficie risponde come un fluido e in particolare, può divenire turbolenta”, dice Allan Adams del Massachusetts Institute of Technology. “Più precisamente, l’orizzonte stesso diviene frattale”. I frattali sono gruppi matematici che mostrano schemi auto-similari: ingrandiamo una parte del frattale, come il famoso Mandelbrot set e la parte più piccola sarà quasi identica alla forma originale. Gli oggetti con le geometrie frattali sono presenti in tutta la natura, dalle nuvole alla costa dell’Inghilterra.

Adams e i suoi colleghi, hanno ora trovato evidenza che il comportamento frattale avviene in un posto inatteso: sulla superficie di un buco nero. I buchi neri crescono divorando la materia che cade in essi, ma i dettagli sul come crescano e come questo possa influenzare la galassia in cui si trovano, sono ancora sconosciuti.

Buco nero al latte

Per indagare come appaia l’orizzonte di un buco nero durante il pranzo, Adams ha sfruttato una dualità matematica tra le equazioni della relatività generale di Einstein, che descrivono la gravità vicino ai buchi neri e la dinamica dei fluidi. I fisici hanno mostrato nel 2007 che le equazioni che descrivono i fluidi e i buchi neri possono essere usate per approfondire entrambi i sistemi, se un comportamento particolare è semplice in un regime, può dare suggerimenti su come funzioni l’altro.

Adams e colleghi erano curiosi riguardo la turbolenza, un tipo di flusso dei fluidi presente ovunque nella fluidodinamica, dal movimento del latte nel caffè a quello dell’aria sotto le ali degli aerei. “Abbiamo questa dualità tra fluidi e buchi neri e sappiamo che i fluidi fanno qualcosa di affascinante, divengono turbolenti”, dice Adams. “Però non abbiamo idea di come questo di traduca in un buco nero”. Guidato da Paul Chesler, ricercatore di Harvard, il team ha prima modellato un sistema fluido turbolento. Quindi l’hanno tradotto nel regime del buco nero e l’hanno fatto sviluppare nel tempo e hanno osservato che l’orizzonte del buco nero sembrava aver sviluppato un’area di superficie infinita.

Infinito come l’Inghilterra

“Questo è il segnale del frattale”, dice Adams. L’area è infinita allo stesso modo in cui la costa dell’Inghilterra sembra avere lunghezza infinita, più ingrandisci e più dettagliata diviene la forma e quindi sembra occupare più spazio. “Il fatto è che, risulta, puoi osservare l’orizzonte e sarà un frattale se il fluido è turbolento, questa è la sorpresa”, dice Adams”. “Questo ci ha fatto piacere.” Dato che il team ha semplificato alcuni aspetti del modello per rendere più facile la simulazione, rimane poco chiaro il come si tradurrà sui buchi neri reali.

Se però i buchi neri si comportano davvero in questo modo, dovremmo trovarne i segnali nelle onde gravitazionali che emettono.

“In molti modi questo lavoro è un tour de force”, dice Luis Lehner del Perimeter Institute di Waterloo, in Ontario, Canada. “Questa è la prima volta che un gruppo mostra un campo gravitazionale che diviene turbolento nello spazio-tempo di un buco nero perturbato. Questo apre diverse porte interessanti. Vedremo come si svilupperà la ricerca.”

Riferimento: journals.aps.org

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Tradotto da Richard per Altrogiornale.org
Fonte: newscientist.com

I buchi neri turbolenti sviluppano una pelle frattale ultima modifica: 2014-06-27T15:48:29+00:00 da Richard
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Richard

Noi siamo l'incarnazione locale di un Cosmo cresciuto fino all'autocoscienza. Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle. (Carl Sagan)