{"id":10377,"date":"2022-05-13T14:03:05","date_gmt":"2022-05-13T12:03:05","guid":{"rendered":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=10377"},"modified":"2022-05-13T14:03:06","modified_gmt":"2022-05-13T12:03:06","slug":"nuova-tecnica-per-vedere-lombra-dei-buchi-neri","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=10377","title":{"rendered":"Nuova tecnica per \u201cvedere\u201d l\u2019ombra dei buchi neri"},"content":{"rendered":"\n
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In questa simulazione di una coppia di buchi neri supermassicci che si fondono, il buco nero pi\u00f9 vicino allo spettatore si avvicina e quindi appare blu (fotogramma 1), amplificando il buco nero spostato verso il rosso nella parte posteriore attraverso la lente gravitazionale. Quando il buco nero pi\u00f9 vicino amplifica la luce del buco nero pi\u00f9 lontano (fotogramma 2), l\u2019osservatore vede un brillante lampo di luce. Ma quando il buco nero pi\u00f9 vicino passa davanti all\u2019orizzonte degli eventi, o ombra, del buco nero pi\u00f9 lontano, lo spettatore vede un leggero calo di luminosit\u00e0 (fotogramma 3). Questo calo di luminosit\u00e0 (3) si vede chiaramente nei dati della curva di luce sotto le immagini. Crediti: Jordy Devalaar<\/strong><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Due astronomi e due articoli per scoprire, teorizzare e spiegare una nuova tecnica per misurare la massa e le dimensioni dei buchi neri supermassicci, anche quelli pi\u00f9 \u201cpiccoli\u201d e ospitati in galassie lontane. Fra gli ingredienti \u2013 immancabile, puntuale e unica nel suo saper spiegare i fenomeni pi\u00f9 esotici dell\u2019universo \u2013 la relativit\u00e0 generale<\/strong><\/a>. Il punto di partenza, invece, sono i dati del telescopio spaziale Kepler<\/a><\/em> e un presunto errore nelle simulazioni. Gli articoli dei due astronomi della Columbia University sono pubblicati su Physical review letters<\/a> e Physical review D<\/a>.<\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n

Tutto comincia con la ricerca di pianeti extrasolari, attraverso la tecnica dei transiti<\/em>, da parte del telescopio spaziale Kepler<\/em> della Nasa. Questa tecnica si usa per rivelare la presenza di un pianeta in orbita attorno a una stella mediante le variazioni di luminosit\u00e0 che il passaggio del pianeta davanti alla stella induce sulla stessa (in modo analogo a un\u2019eclissi).
Al centro di una galassia lontana, invece, il telescopio ha rilevato variazioni di luminosit\u00e0 in corrispondenza di quella che gli astronomi ritengono essere una coppia di buchi neri in fusione<\/em>. La galassia, chiamata \u2018Spikey<\/strong>\u2019 proprio in virt\u00f9 dei picchi di luminosit\u00e0 innescati dai due sospetti buchi neri, ha suscitato la curiosit\u00e0 dei due ricercatori che hanno costruito una simulazione al computer per studiare il sistema. Si tratta di una sorta di \u201ctecnica dei transiti relativistica<\/em>\u201d. Il fenomeno fisico che sta dietro l\u2019aumento di luminosit\u00e0 osservato si chiama lensing<\/em> gravitazionale<\/strong><\/a>, e quel che accade \u00e8 che \u2013 a causa dell\u2019intenso campo gravitazionale \u2013 ciascun buco nero funziona come una vera e propria lente rispetto al compagno quando questo transita, in prospettiva, fra noi e il buco nero \u201clente\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Il modello del sistema, costruito al computer grazie alle ricette della relativit\u00e0 generale di Einstein, mostrava per\u00f2 una stranezza: nella curva di luce della coppia simulata di buchi neri compariva, sempre, un periodico quanto inatteso calo di luminosit\u00e0 ogni volta che uno dei due buchi neri transitava di fronte all\u2019altro<\/em>. Una variazione puntuale che corrisponde strettamente al tempo necessario al buco nero pi\u00f9 vicino all\u2019osservatore per passare davanti all\u2019ombra del buco nero posteriore. Non poteva essere un caso.<\/p>\n\n\n\n

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Osservando lateralmente una fusione tra buchi neri supermassicci, il buco nero pi\u00f9 vicino all\u2019osservatore ingrandisce il buco nero pi\u00f9 lontano tramite l\u2019effetto della lente gravitazionale<\/strong>. I ricercatori hanno scoperto, nel picco della curva di luce, un breve calo di luminosit\u00e0 corrispondente all\u2019ombra del buco nero pi\u00f9 lontano. Ci\u00f2 consente all\u2019osservatore di stimare le dimensioni dell\u2019ombra del buco nero calcolando la durata del breve calo di luce. Crediti: Nicoletta Baroloini<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La potenza di questo \u201csegnale nascosto\u201d durante il picco di luce prodotto dal lensing<\/em> gravitazionale (si vede bene nella rappresentazione sulla sinistra), \u00e8 che esso porta con s\u00e9 informazioni fondamentali sulle propriet\u00e0 dei due buchi neri. L\u2019attenuazione della luce, infatti, pu\u00f2 durare da alcune ore a pochi giorni, a seconda di quanto sono massicci i buchi neri e quanto strettamente sono intrecciate le loro orbite. Se si misura quanto dura il calo, quindi, si pu\u00f2 stimare la dimensione e la forma dell\u2019ombra proiettata dall\u2019orizzonte degli eventi del buco nero \u2013 il punto di non ritorno, dove nulla sfugge, nemmeno la luce \u2013 e da qui anche la massa.<\/p>\n\n\n\n

La potenzialit\u00e0 di questa tecnica, scrivono i ricercatori, \u00e8 proprio il fatto di poter misurare direttamente l\u2019orizzonte degli eventi del buco nero senza che sia necessario risolverlo spazialmente<\/strong>. Ottenere immagini dirette dell\u2019ombra di un buco nero<\/strong> \u2013 come quella fatta per M87<\/a>, per intenderci \u2013 richiede un enorme sforzo in termini di tempo, di strumenti e di elaborazione dei dati, e per di pi\u00f9 \u00e8 una tecnica applicabile solo a buchi neri molto grandi e relativamente vicini<\/em>. Il metodo proposto, invece, prevede il monitoraggio della luminosit\u00e0 dei buchi neri nel tempo<\/em>, e non richiede che essi siano risolti spazialmente: per questo, pu\u00f2 essere applicabile anche a coppie di buchi neri<\/em> lontani in altre galassie. Buchi neri pi\u00f9 piccoli di M87 e in galassie pi\u00f9 lontane.<\/p>\n\n\n\n

Ci sono, tuttavia, due requisiti fondamentali<\/strong> affinch\u00e9 questa nuova tecnica sia applicabile: il primo<\/strong>, l\u2019abbiamo detto, \u00e8 che la misura non pu\u00f2 essere effettuata su singoli buchi neri ma deve esserci una coppia di oggetti in orbita uno intorno all\u2019altro<\/em>; il secondo<\/strong>, \u00e8 che il sistema sia osservato dalla Terra a un angolo vicino al piano dell\u2019orbita<\/em>, in modo da poter percepire le variazioni di luminosit\u00e0 generate dal lensing<\/em> gravitazionale quando uno dei due buchi neri passa di fronte all\u2019altro. Proprio come accade quando si cerca un sistema planetario mediante la tecnica dei transiti.<\/p>\n\n\n\n

Il caso della galassia \u2018Spikey\u2019, comunque, non \u00e8 chiuso: i ricercatori sono alla ricerca di dati provenienti da altri telescopi per confermare che il calo di luminosit\u00e0 registrato nei dati di Kepler sia dovuto a una coppia di buchi neri che si fondono<\/em>. Se tutto ci\u00f2 dovesse risultare vero, considerando che le osservazioni sono supportate anche dalle previsioni teoriche e dalle simulazioni, la tecnica potrebbe subito essere applicata e testata su una manciata di altre coppie sospette di buchi neri supermassicci in fusione<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv<\/em>:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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