Questa immagine simulata al computer mostra un buco nero supermassiccio al centro di una galassia. La regione nera al centro rappresenta l'orizzonte degli eventi del buco nero, dove nessuna luce può sfuggire alla presa gravitazionale dell'oggetto massiccio. La potente gravità del buco nero distorce lo spazio intorno ad esso come uno specchio da luna park. La luce delle stelle sullo sfondo viene allungata e imbrattata mentre le stelle sfiorano il buco nero. Credito:NASA, ESA, e D. Coe, J. Anderson, e R. van der Marel (STScI)
I ricercatori dell'Università di Waterloo hanno sviluppato un metodo che rileverà circa 10 buchi neri all'anno, raddoppiando il numero attualmente noto entro due anni, e probabilmente sbloccherà la storia dei buchi neri in poco più di un decennio.
Avery Broderick, professore nel Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Waterloo, e Mansour Karami, un dottorando anche della Facoltà di Scienze, ha lavorato con colleghi negli Stati Uniti e in Iran per elaborare il metodo che ha implicazioni per il campo emergente dell'astronomia delle onde gravitazionali e il modo in cui cerchiamo buchi neri e altri oggetti oscuri nello spazio. È stato pubblicato questa settimana in Il Giornale Astrofisico .
"Nei prossimi 10 anni, ci saranno sufficienti dati accumulati su un numero sufficiente di buchi neri che i ricercatori possono analizzare statisticamente le loro proprietà come popolazione, "disse Broderick, anche un membro di facoltà associato presso il Perimeter Institute for Theoretical Physics. "Queste informazioni ci consentiranno di studiare i buchi neri di massa stellare in varie fasi che spesso si estendono per miliardi di anni".
I buchi neri assorbono tutta la luce e la materia ed emettono zero radiazioni, rendendoli impossibili da immaginare, figuriamoci rilevare sullo sfondo nero dello spazio. Sebbene si sappia molto poco sul funzionamento interno dei buchi neri, sappiamo che svolgono un ruolo fondamentale nel ciclo di vita delle stelle e regolano la crescita delle galassie. La prima prova diretta della loro esistenza è stata annunciata all'inizio di quest'anno dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) quando ha rilevato onde gravitazionali dalla collisione di due buchi neri che si fondono in uno.
"Non sappiamo ancora quanto siano rari questi eventi e quanti buchi neri siano generalmente distribuiti nella galassia, " ha detto Broderick. "Per la prima volta collocheremo tutta la straordinaria fisica dinamica che LIGO vede in un contesto astronomico più ampio."
Broderick e i suoi colleghi propongono un approccio più audace per rilevare e studiare i buchi neri, non come singole entità, ma in gran numero come sistema combinando due strumenti astrofisici standard in uso oggi:microlenti e interferometria a onde radio.
La microlente gravitazionale si verifica quando un oggetto scuro come un buco nero passa tra noi e un'altra fonte di luce, come una stella. La luce della stella si piega attorno al campo gravitazionale dell'oggetto per raggiungere la Terra, facendo apparire la stella di sfondo molto più luminosa, non più scuro come in un'eclissi. Anche i più grandi telescopi che osservano gli eventi di microlente nella luce visibile hanno una risoluzione limitata, raccontando molto poco agli astronomi dell'oggetto che è passato. Invece di usare la luce visibile, Broderick e il suo team propongono di utilizzare le onde radio per scattare più istantanee dell'evento di microlenti in tempo reale.
"Quando guardi lo stesso evento usando un radiotelescopio - l'interferometria - puoi effettivamente risolvere più di un'immagine. Questo è ciò che ci dà il potere di estrarre tutti i tipi di parametri, come la massa dell'oggetto, distanza e velocità, "disse Karami, uno studente di dottorato in astrofisica a Waterloo.
Prendere una serie di immagini radiofoniche nel tempo e trasformarle in un film dell'evento consentirà loro di estrarre un altro livello di informazioni sul buco nero stesso.
