Oltre il buco nero

Luca Baiotti, Bruno Giacomazzo e Luciano Rezzolla. Tre cervelli in fuga. Tre destinazioni diverse: Università di Osaka in Giappone, Università del Maryland negli Usa, e Albert Einstein Institute in Germania. Tre occasioni perse per il nostro Paese e, probabilmente, una lezione da imparare. Perché, oltre a ribadire la cronica incapacità di trattenere menti brillanti dentro i confini, la storia di questi tre scienziati dimostra che con una struttura affidabile alle spalle fare sistema, anche da un angolo all'altro del pianeta, è possibile. Tutta questione di intelligenza e volontà, quella degli scienziati, certo, ma anche di impegno da parte di chi ha il compito di sostenere la ricerca.
Utilizzando supercomputer paralleli, i tre scienziati hanno completato una nuova simulazione in grado di analizzare la collisione tra due stelle di neutroni e studiare come cambiano i loro campi magnetici e come possono portare alla nascita di strutture che sono la fonte ultima dei misteriosi «gamma-ray bursts» (lampi di raggi gamma), noti in gergo come «Grb». I tre scienziati italiani, di fatto, sono riusciti a trovare l'anello mancante che lega le osservazioni con i modelli teorici della fisica di base sulle esplosioni più energetiche nell'Universo.
«I “gamma ray bursts” - spiega Baiotti - sono intensissimi lampi di raggi gamma che possono durare da pochi millisecondi a decine di minuti, e in alcuni casi anche di più, e che si presume siano causati dall'accrescimento di materia su un buco nero». E' dallo studio del processo di «coalescenza» tra due stelle di neutroni che gli scienziati hanno costruito un modello da utilizzare nel supercomputer «Damiana», installato all’Albert Einstein Institute, ed è così che hanno seguito il fenomeno dall'inizio alla fine, quando, appunto, si producono molte delle condizioni necessarie per generare le straordinarie esplosioni di raggi gamma.
In questo caso tutto avviene in meno di 35 millisecondi, un tempo tre volte più veloce di un battito di ciglia. Due stelle, compatte e magnetizzate, orbitano a soli 45 chilometri di distanza l'una dall'altra. Ognuna presenta una massa di 1,5 volte quella del Sole, ma compressa in una sfera con un raggio di appena 14 chilometri, e con un campo magnetico di circa un trilione di volte più potente del Sole stesso.
In 15 millisecondi le due stelle di neutroni spiraleggiano fino a fondersi, dando vita ad un collasso gravitazionale che genera un buco nero in rapidissima rotazione che «pesa» circa 2,9 volte il Sole. Tutt'intorno gira una materia superdensa, con temperature di miliardi di gradi centigradi. Nei successivi 11 millisecondi il gas ruota vertiginosamente, raggiungendo una velocità vicina a quella della luce, e il campo magnetico diventa oltre mille volte più potente di quello che era il campo magnetico originario delle stelle di neutroni da cui si è formato. Allo stesso tempo il campo passa da una condizione caotica ad una struttura «ordinata» e gradualmente assume la forma di una coppia di «tunnel» diretti verso l'esterno e centrati lungo l'asse di rotazione del buco nero appena formato. E' proprio questa la configurazione necessaria per accelerare le particelle presenti nei getti e produrre i «Grb».
«Per la prima volta - sottolinea Rezzolla - siamo riusciti a far proseguire la simulazione oltre la fase della collisione e la formazione del buco nero. Si tratta della più lunga "ricostruzione" mai fatta del processo. Risolvendo le equazioni della Relatività di Einstein con una precisione come mai prima e lasciando che la natura segua il suo corso, abbiamo svelato un'importante connessione tra la teoria e le osservazioni dei “Grb”». La ricerca, però, non si ferma qui. In un articolo su «The Astrophysical Journal Letters» i ricercatori fanno notare che la prova ultima della validità del modello verrà dal rilevamento di onde gravitazionali che sono delle «pieghe» nello spazio-tempo prodotte da due corpi in orbita strettissima e con una forza di gravità tale da distorcere lo spazio-tempo stesso. Molti rivelatori nel mondo lavorano proprio su queste onde gravitazionali in una delle gare scientifiche più entusiasmanti del momento. Una gara che i tre scienziati continueranno a giocare fuori casa, ma non senza malinconia.
«Mi piacerebbe tornare in Italia, ma credo che sia impossibile», dice Baiotti, 34 anni. Come dargli torto? Giacomazzo, 32 anni, viene definito «postdoc», cioè un ricercatore con un contratto a tempo determinato. «Rispetto a un italiano - dice - prendo uno stipendio più che doppio. Con la situazione attuale non mi sembra ci siano le condizioni per il ritorno a breve». Neanche per Rezzolla, 43 anni - che ha seguito i due ricercatori prima in Italia (Baiotti e Giacomazzo hanno conseguito il dottorato alla Sissa di Trieste sotto la sua supervisione) e guidato la loro esperienza in Germania - ci sarebbero i presupposti per un rientro. «Sono da cinque anni in Germania - racconta - e posso contare su fondi molto superiori e su un gruppo numeroso di collaboratori. Andarmene dall'Italia si è rivelata un'ottima scelta da un punto scientifico, ma sarei contento di tornare se avessi condizioni confrontabili per sviluppare la mia ricerca».

La Stampa TuttoScienze 18.5.11