L'unico buco nero che abbiamo mai visto ha un'ombra che oscilla

Una simulazione del disco di accrescimento del buco nero supermassiccio M87*. EHT / Hotaka Shiokawa

Più di un anno fa, gli scienziati hanno scatenato qualcosa di incredibile sul mondo: il prima foto di un buco nero mai scattata . Mettendo insieme le osservazioni di radioastronomia effettuate con le antenne in quattro continenti, la collaborazione nota come Event Horizon Telescope è riuscita a scrutare a 53 milioni di anni luce di distanza e osservare un buco nero supermassiccio, che è 6,5 milioni di volte la massa del sole e si trova al centro della galassia Messier 87 (M87). L'immagine storica infuocata mostrava una mezzaluna luminosa di gas ultra caldo e detriti in orbita attorno all'orizzonte degli eventi del buco nero, il punto di non ritorno centrale nero come la pece che intrappola tutto ciò che passa, anche la luce.

Il team EHT aveva appena ottenuto uno dei risultati più impressionanti nella storia dell'astronomia, ma questo era solo l'inizio. Mercoledì, i membri della collaborazione EHT hanno pubblicato nuove scoperte nel Giornale astrofisico sul buco nero supermassiccio di M87 (noto come M87*), rivelando due nuove importanti intuizioni.

Innanzitutto, il diametro dell'ombra dell'orizzonte degli eventi non cambia nel tempo, che è esattamente ciò che la teoria della relatività generale di Einstein prevede per un buco nero supermassiccio delle dimensioni di M87*. Tuttavia, la seconda intuizione è che la luminosa mezzaluna che adorna quest'ombra è tutt'altro che stabile: oscilla. C'è così tanta materia turbolenta che circonda l'M87* che ha senso che la mezzaluna esca e diventi irrequieta. Ma il fatto che possiamo guardarlo nel tempo significa che ora abbiamo un metodo consolidato per studiare la fisica di uno dei tipi di ambiente più estremi dell'intero universo.

Vogliamo capire la fisica nelle condizioni estreme in prossimità di un buco nero e imparare come il buco nero interagisce con la materia nel suo ambiente immediato, afferma Maciek Wielgus, astronomo dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e autore principale del nuovo studio. Studiare la dinamica dell'aspetto a mezzaluna di un buco nero è un modo per sondare questo affascinante ambiente.

Prima dell'EHT, gli scienziati non disponevano degli strumenti sensibili necessari per studiare i cambiamenti strutturali attraversati da un buco nero. Era come guardare un film con una risoluzione di 1 pixel, afferma Wielgus. Vedete che la luminosità sta cambiando nel tempo - chiaramente qualcosa sta succedendo lì - ma buona fortuna per capire di cosa parla il film.

Telescopio Event Horizon

Le nuove scoperte non fanno nuove osservazioni di M87*, ma caratterizzano la mezzaluna d'ombra attraverso una nuova analisi dei dati raccolti dal 2009 al 2013 durante i primi giorni dell'EHT, combinati con il set di dati del 2017 che ha portato all'immagine del nero buco in primo luogo. I dati più vecchi erano meno dettagliati a causa dei vincoli software e dell'hardware più limitato, ma coprivano un periodo di tempo più lungo. Nel frattempo, il set di dati più recente consisteva in sole quattro osservazioni di M87* in una settimana, ma era molto più ricco e sfumato. Wielgus e il suo team sono stati in grado di utilizzare i dettagli dei nuovi dati per colmare le lacune nei vecchi, poiché potresti aggiungere un nuovo filtro correttivo a una vecchia foto per renderla più nitida. Bam: avevano un time-lapse di alta qualità di M87*, su scale temporali che si estendevano per diverse settimane.

L'EHT sta ancora elaborando le osservazioni del 2018 e prevede di eseguire nuove osservazioni di M87 il prossimo anno, utilizzando 10 telescopi in totale. Tali osservazioni, che comporteranno uno studio più approfondito della mezzaluna, potrebbero rivelare nuove intuizioni sulla rotazione di un buco nero, sulla forza del suo campo magnetico e sulla microfisica del plasma della materia circostante. A loro volta, i ricercatori sperano che queste intuizioni possano far parte di un più ampio corpus di lavori che risolva il mistero dietro alcuni dei fenomeni più selvaggi coinvolti nei buchi neri supermassicci, come ciò che guida l'espulsione di materia altamente ionizzata dal loro centro.

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