Una nuova idea per migliorare la visualizzazione dell’anello fotonico dei buchi neri

Lievi anelli di luce che circondano enormi buchi neri, potrebbero essere individuati con l’aiuto di una futura generazione di telescopi spaziali.
Il bagliore a forma di “ciambella” avvistato nella prima immagine di un buco nero, resa pubblica nell’aprile 2019 con l’uso di Event Horizon Telescope, è più complesso di quanto la rete mondiale di radiotelescopi potesse immaginare. La gravità del buco nero è così intensa che alcune particelle di luce, chiamate fotoni, possono circondare parzialmente il buco nero, una volta, due o più volte, prima di essere captate dai telescopi. I fotoni in orbita producono un “anello di fotoni”, costituito da una serie di sub anelli, ovvero di cerchi di luce che appaiono successivamente più sottili e più difficili da individuare con i telescopi.
“È un po’ come una sala di specchi, dove si ottengono una serie infinita di immagini“, afferma l’astrofisico Michael Johnson del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian a Cambridge, Massachussets.
Ora, Johnson e colleghi calcolano che, con l’aiuto di nuovi telescopi spaziali, si potrebbe riuscire ad osservare gli anelli di fotoni attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia M87, oggetto della prima istantanea del buco nero.
L’Event Horizon Telescope, o EHT, combina le potenze dei telescopi in tutto il mondo, attraverso una tecnica chiamata interfotometria di base, in modo che funzionino come un telescopio più grande. Per riuscire a captare maggiori dettagli, come i sub anelli del buco nero, i ricercatori dovrebbero aggiungere telescopi separati da distanze ancora maggiori.
“Un radiotelescopio in orbita attorno alla Terra potrebbe catturare il primo sub anello”, ha dichiarato il team su un articolo di Science Advance. Ma osservare il secondo subring richiederebbe un telescopio ancora più distante, per esempio collocato sulla Luna. Il terzo subring potrebbe essere rilevato con un telescopio ancora più lontano, a 150 milioni di chilometri dalla Terra.
In precedenza gli scienziati avevano proposto tali telescopi, ma il progetto non ha ancora preso il via. Johnson afferma che il nuovo studio fornisce nuove motivazioni per l’aggiunta di un telescopio spaziale alla rete EHT.
Sebbene l’EHT non fotografi direttamente i subring, potrebbe rilevare comunque la loro esistenza. Tale rilevazione riaffermerebbe la teoria della gravità di Einstein, la teoria generale della relatività, che predice l’esistenza degli anelli. Potrebbe anche consentire misurazioni migliori della massa del buco nero e della sua velocità di rotazione.
L’idea “è stimolante e, probabilmente, potrà essere messa in pratica in futuro“, afferma l’astrofisico Avi Loeb dell’Università di Harvard, che non è stato coinvolto nella ricerca. “È un obiettivo entusiasmante per la prossima generazione“.
Riferimenti: MD Johnson et al. Firme interferometriche universali dell’anello fotonico di un buco nero . La scienza avanza . Pubblicato online il 18 marzo 2020. doi: 10.1126 / sciadv.aaz1310.
Fonte: Science News