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    Astronomi che sperano di catturare direttamente l'immagine di un buco nero

    Mostro gravitazionale:questa impressione artistica mostra l'orizzonte degli eventi attorno al buco nero al centro della nostra galassia. Credito:M. Moscibrodzka, T. Bronzwaar e H. Falcke, Università di Radboud

    Gli astronomi vogliono registrare per la prima volta un'immagine del cuore della nostra galassia:una collaborazione globale di antenne radiofoniche consiste nel dare uno sguardo dettagliato al buco nero che si presume si trovi lì. Questo Event Horizon Telescope collega osservatori di tutto il mondo per formare un enorme telescopio, dall'Europa attraverso il Cile e le Hawaii fino al Polo Sud. Il telescopio da 30 metri dell'IRAM, un'installazione cofinanziata dalla Max Planck Society, è l'unica stazione in Europa a partecipare alla campagna di osservazione. Anche il Max Planck Institute for Radio Astronomy è coinvolto nelle misurazioni, che si svolgeranno inizialmente dal 4 al 14 aprile.

    Alla fine del XVIII secolo, i naturalisti John Mitchell e Pierre Simon de Laplace stavano già speculando su "stelle oscure" la cui gravità è così forte che la luce non può sfuggire da esse. Le idee dei due ricercatori si collocano ancora nei limiti della teoria gravitazionale newtoniana e della teoria corpuscolare della luce. All'inizio del XX secolo, Albert Einstein ha rivoluzionato la nostra comprensione della gravitazione - e quindi della materia, spazio e tempo - con la sua Teoria della Relatività Generale. Ed Einstein descrisse anche il concetto di buchi neri.

    Questi oggetti hanno una dimensione così grande, massa estremamente compatta da cui nemmeno la luce può sfuggire. Rimangono quindi neri – ed è impossibile osservarli direttamente. I ricercatori hanno tuttavia dimostrato l'esistenza di queste trappole gravitazionali indirettamente:misurando le onde gravitazionali provenienti da buchi neri in collisione o rilevando la forte forza gravitazionale che esercitano sul loro vicinato cosmico, Per esempio. Questa forza è la ragione per cui le stelle che si muovono a grande velocità orbitano attorno a un centro gravitazionale invisibile, come accade nel cuore della nostra galassia, Per esempio.

    È anche possibile osservare direttamente un buco nero, però. Gli scienziati chiamano il confine attorno a questo oggetto esotico, oltre la quale luce e materia sono inevitabilmente risucchiate, l'orizzonte degli eventi. Nel momento stesso in cui la materia oltrepassa questo confine, la teoria afferma che emette radiazioni intense, una sorta di "grido di morte" e quindi un'ultima testimonianza della sua esistenza. Questa radiazione può essere registrata come onde radio nella gamma millimetrica, tra gli altri. Di conseguenza, dovrebbe essere possibile immaginare l'orizzonte degli eventi di un buco nero.

    L'Event Horizon Telescope (EHT) mira proprio a questo. Uno degli obiettivi principali del progetto è il buco nero al centro della nostra Via Lattea, che è di circa 26, 000 anni luce di distanza dalla Terra e ha una massa approssimativamente equivalente a 4,5 milioni di masse solari. Dato che è così lontano, l'oggetto appare con un angolo estremamente piccolo.

    Posto d'ascolto nello spazio:la parabola di 30 metri dell'IRAM è uno dei radiotelescopi più sensibili della collaborazione globale nota come Event Horizon Telescope. Credito:IRAM / Nicolas Billot

    Una soluzione a questo problema è offerta dall'interferometria. Il principio alla base di questa tecnica è il seguente:invece di utilizzare un enorme telescopio, diversi osservatori sono combinati insieme come se fossero piccoli componenti di un'unica gigantesca antenna. In questo modo gli scienziati possono simulare un telescopio che corrisponde alla circonferenza della nostra Terra. Vogliono farlo perché più grande è il telescopio, più fini sono i dettagli che si possono osservare; la cosiddetta risoluzione angolare aumenta.

    Il progetto EHT sfrutta questa tecnica osservativa e ad aprile effettuerà osservazioni a una frequenza di 230 gigahertz, corrispondente a una lunghezza d'onda di 1,3 millimetri, in modalità interferometria. La massima risoluzione angolare di questo radiotelescopio globale è di circa 26 microsecondi d'arco. Ciò corrisponde alle dimensioni di una pallina da golf sulla Luna o alla larghezza di un capello umano visto da una distanza di 500 chilometri!

    Queste misurazioni al limite dell'osservabile sono possibili solo in condizioni ottimali, cioè a secco, altitudini elevate. Questi sono offerti dall'osservatorio IRAM, parzialmente finanziato dalla Max Planck Society, con la sua antenna di 30 metri su Pico Veleta, una vetta alta 2800 metri nella Sierra Nevada spagnola. La sua sensibilità è superata solo dall'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), che consiste di 64 singoli telescopi e guarda nello spazio dall'altopiano di Chajnantor a un'altitudine di 5000 metri nelle Ande cilene. L'altopiano ospita anche l'antenna nota come APEX, che è similmente parte del progetto EHT ed è gestito dal Max Planck Institute for Radio Astronomy.

    Il Max Planck Institute di Bonn è inoltre coinvolto nell'elaborazione dei dati per l'Event Horizon Telescope. I ricercatori utilizzano due supercomputer (correlatori) per questo; uno si trova a Bonn, l'altro all'Haystack Observatory in Massachusetts negli USA. L'intenzione è che i computer non valutino solo i dati del buco nero galattico. Durante la campagna di osservazione dal 4 al 14 aprile, gli astronomi vogliono osservare da vicino almeno altri cinque oggetti:l'M 87, Le galassie Centaurus A e NGC 1052, nonché i quasar noti come OJ 287 e 3C279.

    Dal 2018 in poi, un ulteriore osservatorio aderirà al progetto EHT:NOEMA, il secondo osservatorio IRAM sul Plateau de Bure nelle Alpi francesi. Con le sue dieci antenne ad alta sensibilità, NOEMA sarà il telescopio più potente della collaborazione nell'emisfero settentrionale.


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