Formula matematica spiega deformazione universo tramite buchi neri

 - Fonte: media.inaf - Un giovane studente danese, Albert Sneppen, è riuscito a trovare una formula matematica che spiegherebbe come i buchi neri deformano l'universo!

Sappiamo che nella zona più prossima di un buco nero (orizzonte degli eventi), lo spazio subisce una tale deformazione che i raggi di luce possono ruotare molteplici volte, dando vita ad immagini multiple, divise nello spazio e ritardate nel tempo.

Si tratta di un fenomeno che è conosciuto da tempo nell'ambito astronomico, ma soltanto adesso si è riusciti a trovare una formula matematica che ne spiegherebbe i motivi.

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Sono decenni che gli astronomi sono alla ricerca di dati ed immagini riguardo le distorsioni spazio-temporali provocate da un buco nero e di come esse siano in grado di modificare la luce di oggetti lontani, creando immagini multiple a diverse distanze dall’orizzonte degli eventi. 

Grazie dunque alla formula matematica che un giovane studente danese del Cosmic Dawn Center dell’università di Copenhagen, Albert Sneppen, i cui risultati sono pubblicati su Scientific reports si è potuto concludere che definire i buchi neri delle specie di macchine del tempo non è affatto fantascienza! 

I buchi neri non consentono di viaggiare attraverso diverse epoche, ma sono in grado di deformare il tempo stesso, rallentandolo enormemente man mano che la gravità diventa più forte vicino all’orizzonte degli eventi e lo spazio contraendolo. 

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Lo spazio in prossimità di un buco nero è talmente curvo che i raggi di luce vengono deflessi, e la luce che passa molto vicina all’orizzonte degli eventi può essere deviata al punto tale da viaggiare più volte intorno al buco nero prima di uscire. 

Perciò, quando osserviamo una galassia lontana o qualche altro corpo celeste che in prospettiva si trova esattamente alle spalle del buco nero, se siamo fortunati si può vedere la stessa immagine della galassia più volte, anche se sempre più distorta. 

La luce di una galassia lontana, emessa in tutte le direzioni, che si avvicina solo marginalmente al buco nero viene solo leggermente deviata; 

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altri raggi che si avvicinano un po’ di più circumnavigano il buco una sola volta prima di sfuggire fino a noi, altri che passano più vicino ancora compiono molti più giri e così via. 

A mano a mano che avviciniamo lo sguardo al buco nero, quindi, vediamo sempre più versioni della stessa galassia. 

Ma fino dove si deve arrivare vicino al buco nero per guardare passare da un’immagine all'altra? 

La risposta a livello empirico che da oltre 40 anni regna in ambito astronomico è circa 500 volte (per gli amanti della matematica, la risposta precisa è “la funzione esponenziale di due pi-greco”). 

Calcolarlo matematicamente, però, è così complicato che finora non si era riusciti a comprendere come mai fosse proprio questo il fattore. 

«C’è qualcosa di fantasticamente bello nel capire perché le immagini si ripetono in modo così elegante.» commenta Sneppen, unico autore dello studio. 

«Oltre a questo, la nuova descrizione matematica fornisce nuove opportunità per testare la nostra comprensione della gravità e dei buchi neri» 

Dimostrare matematicamente qualcosa di così estremo, infatti, non è solo soddisfacente di per sé, ma ci avvicina alla comprensione fisica di questo meraviglioso fenomeno.