L'immagine potrebbe sembrare una normale ripresa del cielo notturno, ma quello che osserviamo non sono stelle. Quei punti luminosi rappresentano la posizione di migliaia di buchi neri supermassicci attivi
Grazie al LOw Frequency ARray è stata realizzata un’immagine del cielo che raffigura 250 mila buchi neri supermassicci attivi.
L’immagine potrebbe sembrare una normale ripresa del cielo notturno, ma quello che osserviamo non sono stelle. Quei punti luminosi rappresentano la posizione di migliaia di buchi neri supermassicci attivi.
Ognuno di quei buchi neri supermessicci attivi si rende visibile in quanto sta divorando la materiale presente nel nucleo di una galassia a milioni di anni luce di distanza dal nostro sistema solare:
solo così è possibile individuare questi particolari oggetti cosmici che si annidano nel cuore di quasi tutte le galassie compresa la nostra Via Lattea.
Dopo aver raccolto le immagini di 250.000 buchi neri supermassicci attivi, gli astronomi hanno realizzato la mappa più dettagliata fino ad oggi dei buchi neri a basse frequenze radio.
La mappa ha richiesto anni di pazienti osservazioni e un radiotelescopio grande quanto l’Europa per essere completata.
“Questo è il risultato di molti anni di lavoro su dati incredibilmente difficili”, ha spiegato l’astronomo Francesco de Gasperin dell‘Università di Amburgo in Germania. “Abbiamo dovuto inventare nuovi metodi per convertire i segnali radio in immagini del cielo”.
I buchi neri fondamentalmente si dividono in due categorie, i buchi neri stellari e i buchi neri supermassicci. Esistono a livello teorico altre tipologie di questi oggetti, come i mini buchi neri ad esempio, ma ad oggi nessuna ricerca ne ha rilevato l’esistenza.
Quando nelle vicinanze dei buchi neri stellari e dei buchi neri supermassicci non vi è materia che possa essere catturata dai potenti campi gravitazionali, questi oggetti sono assolutamente invisibili.
Questi oggetti vengono definiti “neri” in quanto non emettono alcun tipo di radiazione dal loro interno.
Quando un buco nero sta attivamente accumulando materiale, catturandolo da un disco di polvere e gas che compie un movimento a spirale, simile all’acqua che ricade in uno scarico, le intense forze gravitazionali generano radiazioni su più lunghezze d’onda che possono essere rilevare anche a grande distanza.
In questo modo un buco nero stellare o un buco nero supermassiccio diventa “attivo” e può essere rilevato dai nostri telescopi o dai radiotelescopi.
Ciò che rende l’immagine ottenuta dal LOFAR così interessante è che copre le lunghezze d’onda radio ultra basse, rilevate dal potente radiotelescopio europeo. Questa rete interferometrica è composta da circa 20.000 antenne radio, distribuite in 52 località in tutta Europa.
Oggi, il sistema di antenne LOFAR è l’unica rete di radiotelescopi capace di acquisire immagini profonde e ad alta risoluzione a frequenze inferiori a 100 megahertz, regalando una vista del cielo come nessun altro strumento è in grado di fare.
I dati ottenuti da LOFAR che hanno portato alla creazione dell’immagine contenente 250 mila buchi neri supermassicci attivi, coprono appena il 4% del cielo settentrionale e rappresenta il primo ambizioso progetto della rete di visualizzare l’intero cielo settentrionale a frequenze ultra basse, il LOFAR LBA Sky Survey (LoLSS).
Le antenne LOFAR mostrano un inconveniente, il loro lavoro viene ostacolato dalla ionosfera, ostacolo che invece non influenza i telescopi dislocati nello spazio.
La ionosfera terrestre infatti può riflettere nello spazio le onde radio a frequenza ultra bassa. A frequenze inferiori a 5 megahertz, la ionosfera è opaca.
Le frequenze che penetrano nella ionosfera possono variare a seconda delle condizioni atmosferiche. Per eliminare questo problema, il team ha utilizzato supercomputer che eseguono algoritmi per correggere l’interferenza ionosferica ogni quattro secondi.
Durante le 256 ore in cui le antenne LOFAR hanno osservato la volta celeste, ci sono state molte correzioni che hanno permesso di ottenere una visione così chiara del cielo a frequenza ultra bassa.
“Dopo molti anni di sviluppo del software, è fantastico vedere che ora tutto ha funzionato”, ha detto l’astronomo Huub Röttgering dell’Osservatorio di Leida nei Paesi Bassi.
Le correzioni apportate ai disturbi causati dalla ionosferala hanno anche un altro vantaggio: consentiranno agli astronomi di utilizzare i dati LoLSS per studiare la ionosfera stessa.
Le onde ionosferiche, le scintillazioni e il rapporto della ionosfera con i cicli solari potrebbero essere studiati in modo molto più dettagliato con il LoLSS. Ciò consentirà agli scienziati di avere modelli ionosferici migliori.
Inoltre il sondaggio fornirà nuovi dati su tutti i tipi di oggetti e fenomeni astronomici, nonché su oggetti che non sono ancora stati scoperti o che sono rimasti inesplorati nella regione al di sotto dei 50 megahertz.
“Il rilascio finale del sondaggio faciliterà i progressi in una serie di aree di ricerca astronomica”, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo .
“[Questo] consentirà lo studio di oltre 1 milione di spettri radio a bassa frequenza, fornendo approfondimenti unici sui modelli fisici per galassie, nuclei attivi, ammassi di galassie e altri campi di ricerca. Questo esperimento rappresenta un tentativo unico di esplorare il cielo a frequenza ultra bassa ad alta risoluzione angolare e profondità. “
