Nuove scoperte sui buchi neri: tra suoni celestiali e nuovi metodi per fotografarli

La rete di radiotelescopi del futuro potrebbe essere formata da satelliti in orbita attorno alla Terra, capaci di restituire immagini cinque volte più nitide.

 

Ora che l’immagine dei confini del buco nero della galassia M87 è diventata la foto del secolo, gli astrofisici si preparano ad osservare l’orizzonte degli eventi dei mostri invisibili della nostra e di altre galassie in modo ancora più accurato.

Un bel salto in avanti che ci porterà bei vantaggi

Un bel salto in avanti si otterrebbe utilizzando, al posto dei radiotelescopi statici del network dell’Event Horizon Telescope (EHT), una rete di due o tre satelliti in orbita attorno alla Terra. Per ora si tratta solamente di un’idea, l’Event Horizon Imager (EHI): un progetto che esiste solo sulla carta e che richiederebbe anni per diventare realtà, ma che tecnicamente è fattibile. Spiega Freek Roelofs, primo autore dello studio che nello Spazio si possono compiere osservazioni a frequenze radio più alte, che di solito sono filtrate dall’atmosfera terrestre. Inoltre, le distanze tra i telescopi sarebbero maggiori. Ciò permetterebbe di compiere un grande passo in avanti: potremmo acquisire immagini a una risoluzione oltre cinque volte maggiore di quella possibile per l’EHT. Se l’immagine dei confini di M87 ha confermato che i buchi neri non solo esistono, ma che possono essere fotografati, il nuovo network orbitante potrebbe fornire maggiori dettagli sulle dinamiche da essi innescati.

Famosa immagine del buco nero M87

Cosa vedremo tutti

L’EHI potrebbe catturare immagini di buchi neri super massicci, come quello al centro di M87, ma anche di oggetti relativamente più piccoli. I ricercatori hanno lavorato a simulazioni che mostrano che cosa si potrebbe vedere con l’EHI, che benché promettente dal punto di vista scientifico pone alcuni ostacoli tecnologici. Bisognerebbe infatti poter accertare in ogni momento l’esatta posizione e velocità dei satelliti, e un altro problema riguarda la gestione dei dati: la mole di informazioni che ha reso possibile la foto di M87 era tale che è stato necessario frazionarla e trasportarla via aereo su dischi rigidi. Nello Spazio questo non sarebbe possibile e bisognerebbe ricorrere a trasmettitori laser come quelli dell’European Data Relay System, un’autostrada spaziale di dati che si serve di satelliti in orbita geostazionaria per raccogliere e ritrasmettere a Terra le informazioni dei satelliti in orbita bassa. L’EHI potrebbe funzionare in autonomia rispetto all’ETH, o magari, in futuro, collaborare con esso in un sistema ibrido a quel punto potentissimo.

A sinistra (in alto e in basso), modelli di Sagittarius A* a diverse frequenze di osservazione. Sulla destra, simulazioni delle immagini che i network EHT e EHI ricaverebbero da questi dati.

Nuove suonerie spaziali

La scoperta deriva da una nuova analisi del primo treno di onde gravitazionali relativo a uno scontro tra buchi neri rilevato nel settembre 2015. Il team si è concentrato sulla parte appena successiva al picco del segnale, ossia il momento più forte del cinguettio che descrive lo scontro. E qui è riuscito a isolare la firma corrispondente alle frequenze della vibrazione del nuovo buco nero, con una precisione sufficiente a individuare due note distinte corrispondenti a una fase che gli esperti chiamano ringdown. Quando due buchi neri si fondono in uno, esiste un periodo molto breve di tempo in cui il nuovo oggetto celeste oscilla rilasciando onde gravitazionali più deboli e di breve durata, dalla frequenza ben distinta. Questi istanti vengono chiamati ringdown, ma finora si pensava che le loro vibrazioni caratteristiche nello spazio-tempo fossero troppo deboli per essere distinte dal resto del rumore. Queste due proprietà sono risultate le uniche due deducibili, così come vuole il cosiddetto teorema no-hair o dell’essenzialità, secondo il quale tutte le altre informazioni relative a un buco nero diventano inaccessibili perché perse dietro all’orizzonte degli eventi.

Illustrazione: un buco nero supermassiccio risultante dalla collisione di due buchi neri di minori dimensioni. Le onde gravitazionali dovute allo scontro si propagano nel tessuto dello spaziotempo.

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