I buchi neri e la deflessione della luce

I buchi neri sono oggetti cosmici particolari, si sente dire che dalla loro morsa gravitazionale nulla può sfuggire, nemmeno la luce, per questo vengono definiti neri, nessuno può vederli direttamente.

Questo, tuttavia, è vero solo in parte, se da una certa zona del buco nero non può sfuggire nemmeno la luce, da zone poste oltre questi punti la luce può invece trovare una via di fuga.

Un buco nero è circondato da un orizzonte degli eventi che consente a una particella posta al suo esterno di muoversi liberamente senza essere catturata, anzi, se questa particella non supera l’orizzonte degli eventi non cadrà mai nel gorgo del buco nero. Se invece una particella (o un’astronave) varcano questo confine non potranno in nessun modo tornare indietro.

I buchi neri possono essere individuati quando un disco di materia gli turbina attorno oltre la portata dell’orizzonte degli eventi, in quel caso la luce può sfuggire e questo è il motivo per cui i buchi neri brillano emettendo raggi X.

Un gruppo di ricercatori si è occupato della luce che sfugge ai buchi neri ed ha scoperto che effettivamente non tutta la luce emessa dal disco che circonda un buco nero riesce a sfuggire con facilità. Una parte di essa viene attratta dal buco nero, gli gira intorno per poi sfuggirgli. Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal.

“Abbiamo osservato che la luce proviene da molto vicino al buco nero dal quale sta cercando di fuggire, invece viene tirata indietro come un boomerang“, afferma Riley Connors, autrice principale del nuovo studio e studiosa post-dottorato presso il Caltech. “Questo è qualcosa che era stato previsto negli anni ’70, ma non era stato osservato fino ad ora“.

La scoperta è stata possibile grazie ai dati in archivio raccolti dalla missione Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) della NASA, conclusasi nel 2012. I ricercatori hanno esaminato un buco nero attorno al quale orbita una stella; la coppia di oggetti celesti si chiama XTE J1550-564.

Il buco nero “si nutre” del materiale della stella, trascinandolo in un disco di accrescimento. Osservando i raggi X provenienti dal disco mentre la luce si dirige verso il buco nero, la squadra ha trovato tracce che indicano che la luce viene piegata indietro verso il disco e riflessa.

“Il disco si sta essenzialmente illuminando“, spiega il co-autore Javier Garcia, assistente ricercatore di fisica presso il Caltech. “I teorici avevano predetto quale frazione della luce si sarebbe ripiegata sul disco e ora, per la prima volta, abbiamo confermato le previsioni“.
Grazie a questa ricerca gli scienziati confermano ancora una volta le previsioni fatte dalla relatività generale di Albert Einstein. La ricerca sarà utile a future misurazioni sulle frequenze di rotazione dei buchi neri.

“Poiché i buchi neri possono ruotare molto velocemente, non solo piegano la luce ma la torcono“, afferma Connors. “Queste recenti osservazioni sono un altro pezzo del puzzle del tentativo di capire quanto ruotano velocemente i buchi neri“.