Una possibile tecnica per osservare gli anelli di fotoni attorno a un buco nero

Schema degli anelli di fotoni attorno a un buco nero
Un articolo pubblicato sulla rivista “Science Advances” riporta uno studio sulla possibilità di ottenere immagini nitide dei sottoanelli che formano l’anello di fotoni attorno a un buco nero. Un team di ricercatori guidato da Michael Johnson del Center for Astrophysics di Harvard ha lavorato sull’impresa annunciata quasi un anno fa con la pubblicazione della foto dell’area attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia M87. Secondo i ricercatori, aggiungere un telescopio spaziale a quelli usati dalla collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) permetterebbe di ottenere la chiarezza necessaria a distinguere uno dei sottoanelli, le cui caratteristiche permetterebbero di ottenere misurazioni più precise della massa del buco nero e altro ancora.

Il 10 aprile 2019 la presentazione da parte della collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) della foto dell’area attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia M87 fu un grande evento che andò oltre il mondo dell’astronomia. Le immagini pubblicate sui media mostrano una quantità limitata di dettagli ma i dati raccolti dai vari radiotelescopi che hanno partecipato alla ricerca ne contengono una quantità enormemente superiore. Quei dati includono quelli relativi a una serie di anelli nidificati di fotoni che circondano una sorta di ombra proiettata dal buco nero. Possono essere considerati sottoanelli, che sono impilati suno sopra l’altro con una nitidezza crescente, che corrispondono al numero di orbite che i fotoni hanno compiuto attorno al buco nero prima di essere osservati. Quella suddivisione è illustrata nell’immagine (Cortesia George Wong (UIUC) and Michael Johnson (CfA). Tutti i diritti riservati).

Questo anello con i suoi sottoanelli è nell’area attorno all’orizzonte degli eventi del buco nero, quindi al limite dell’area oltre la quale perfino la luce viene catturata. Anche al suo esterno, la gravità è tale da curvare la traiettoria luce perciò i fotoni possono compiere un numero variabile di orbite attorno al buco nero formando i vari sottoanelli nidificati. Ogni sottoanello è molto simile al precedente ma diventa progressivamente più nitido perché la sua luce ha compiuto un numero maggiore di orbite.

Anche esaminando le immagini migliori dell’anello attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia M87 i sottoanelli sono quasi impercettibili a occhio nudo. La loro nitidezza cresce con la distanza tra i telescopi utilizzati per le osservazioni perciò potrebbero bastare due telescopi, basta che siano molto distanti tra loro. Secondo i ricercatori, aggiungere un telescopio spaziale in orbita terrestre bassa, quella del telescopio spaziale Hubble per capirsi, permetterebbe di distinguere il sottoanello che nell’immagine è indicato con n=1. Per distinguere il sottoanello indicato con n=2 servirebbe un telescopio sulla Luna.

La possibilità di distinguere i sottoanelli attorno a un buco nero aiuterebbe a misurarne caratteristiche come massa, dimensioni e altro ancora con maggior precisione. Vicino all’orizzonte degli eventi lo spazio-tempo è fortemente distorto e ciò permette di testare le previsioni derivanti dalla teoria della relatività generale, perciò misurazioni precise delle caratteristiche del buco nero aiuterebbero le ricerche in questo campo. In sostanza, la grande campagna internazionale coinvolta nel progetto EHT non rappresenta la conclusione bensì una fase di ricerche che in futuro potranno portare a ulteriori scoperte riguardanti i segreti dell’universo.

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