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    Una nuova analisi del buco nero rivela un'ombra traballante

    Un'animazione che mostra la consistenza del diametro dell'anello misurato e le incertezze della misura dell'orientamento. Credito:M. Wielgus e la collaborazione EHT

    Nel 2019, la collaborazione Event Horizon Telescope ha fornito la prima immagine di un buco nero, rivelando M87*, l'oggetto supermassiccio al centro della galassia M87. Il team ha ora utilizzato le lezioni apprese lo scorso anno per analizzare i set di dati d'archivio dal 2009-2013, alcuni di loro non sono stati pubblicati prima.

    L'analisi rivela il comportamento dell'immagine del buco nero su più anni, indicando la persistenza della caratteristica ombra a forma di mezzaluna, ma anche variazione del suo orientamento:la mezzaluna sembra oscillare. I risultati completi sono apparsi oggi su The Giornale Astrofisico .

    L'Event Horizon Telescope non è un singolo telescopio, ma una partnership globale di telescopi, incluso il South Pole Telescope guidato da UChicago, che esegue osservazioni sincronizzate utilizzando la tecnica dell'interferometria a base molto lunga. Insieme formano una parabola radio virtuale delle dimensioni della Terra, fornendo una risoluzione dell'immagine straordinariamente elevata.

    "L'Event Horizon Telescope ci offre un nuovo strumento per studiare i buchi neri e la gravità in modi che non erano mai stati possibili prima, " ha detto Bradford Benson, professore associato di astronomia e astrofisica all'UChicago. "Come membri della collaborazione del South Pole Telescope (SPT) e della rete EHT, non vediamo l'ora di contribuire a studi futuri, in particolare su Sgr A*, il buco nero al centro della galassia della Via Lattea, che abbiamo una visione unica della posizione di SPT al Polo Sud geografico."

    La prima immagine di un buco nero, rivelato nel 2019, ha aiutato i ricercatori ad analizzare i set di dati d'archivio. Questi risultati potrebbero aiutare gli scienziati a formulare nuovi test della teoria della relatività generale. Credito:Collaborazione EHT

    "Con l'incredibile risoluzione angolare dell'Event Horizon Telescope, potremmo osservare una partita a biliardo che si gioca sulla luna e non perdere di vista il punteggio!" ha detto Maciek Wielgus, un astronomo al Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian, Amico dell'Iniziativa Buco Nero, e autore principale del nuovo articolo.

    "L'anno scorso abbiamo visto l'immagine dell'ombra di un buco nero, costituito da una mezzaluna luminosa formata da plasma caldo che vortica intorno a M87*, e una parte centrale scura, dove ci aspettiamo che sia l'orizzonte degli eventi del buco nero, ", ha affermato Wielgus. "Ma quei risultati si basavano solo su osservazioni eseguite durante una finestra di una settimana nell'aprile 2017, che è troppo breve per vedere molti cambiamenti."

    Ma dal 2009 al 2013, i ricercatori avevano preso i dati di M87* con i primi prototipi di array prima che l'intera serie di telescopi si unisse. Potevano toccare quei dati per scoprire se le dimensioni e l'orientamento della mezzaluna erano cambiati.

    Le osservazioni 2009-2013 consistono in una quantità molto inferiore di dati rispetto a quelle effettuate nel 2017, rendendo impossibile creare un'immagine. Anziché, il team EHT ha utilizzato modelli statistici per esaminare i cambiamenti nell'aspetto di M87* nel tempo.

    Istantanee del buco nero M87* ottenute tramite imaging / modellazione geometrica, e la serie di telescopi EHT nel 2009-2017. Il diametro di tutti gli anelli è simile, ma la posizione del lato positivo varia. Credito:M. Wielgus, D. Pesce e la collaborazione EHT

    Ampliando l'analisi alle osservazioni 2009-2017, gli scienziati hanno dimostrato che M87* aderisce alle aspettative teoriche. Il diametro dell'ombra del buco nero è rimasto coerente con la previsione della teoria della relatività generale di Einstein per un buco nero di 6,5 miliardi di masse solari.

    Ma mentre il diametro della mezzaluna rimaneva costante, il team EHT ha scoperto che i dati nascondevano una sorpresa:l'anello oscilla, e questo significa grandi novità per gli scienziati. Per la prima volta possono intravedere la struttura dinamica del flusso di accrescimento così vicino all'orizzonte degli eventi del buco nero, in condizioni di estrema gravità. Lo studio di questa regione contiene la chiave per comprendere fenomeni come il lancio di jet relativistici, e consentirà agli scienziati di formulare nuovi test della teoria della relatività generale.

    Il gas che cade su un buco nero si riscalda fino a miliardi di gradi, ionizza e diventa turbolento in presenza di campi magnetici. "Perché il flusso della materia è turbolento, la mezzaluna sembra oscillare con il tempo, " disse Wielgus. "In realtà, vediamo molte variazioni lì, e non tutti i modelli teorici di accrescimento consentono così tante oscillazioni. Ciò significa che possiamo iniziare a escludere alcuni dei modelli basati sulla dinamica della sorgente osservata".

    Un'animazione che rappresenta un anno di evoluzione dell'immagine M87* secondo simulazioni numeriche. Viene mostrato l'angolo di posizione misurato del lato luminoso della mezzaluna, insieme a un anello da 42 microarcosecondi. Per una parte dell'animazione, viene mostrata un'immagine sfocata alla risoluzione EHT. Credito:G. Wong, B. Prather, C. Gammi, M. Wielgus e la collaborazione EHT

    "Questi primi esperimenti EHT ci forniscono un tesoro di osservazioni a lungo termine che l'attuale EHT, anche con la sua notevole capacità di imaging, non può corrispondere, " disse Shep Doeleman, il direttore fondatore di EHT. "Quando abbiamo misurato per la prima volta la dimensione di M87 nel 2009, non potevamo prevedere che ci avrebbe dato il primo assaggio della dinamica dei buchi neri. Se vuoi vedere un buco nero evolversi nell'arco di un decennio, non c'è alcun sostituto per avere un decennio di dati."

    Lo scienziato del progetto EHT Geoffrey Bower ha aggiunto:"Il monitoraggio di M87* con un array EHT espanso fornirà nuove immagini e set di dati molto più ricchi per studiare le dinamiche turbolente. Stiamo già lavorando all'analisi dei dati delle osservazioni del 2018, ottenuto con un telescopio aggiuntivo situato in Groenlandia. Nel 2021 stiamo pianificando osservazioni con altri due siti, fornendo una qualità dell'immagine straordinaria. Questo è un momento davvero emozionante per studiare i buchi neri!"


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