Tutti questi buchi neri proiettano ombre scure che sono distinguibili l'una dall'altra per dimensioni, ma solo quelli che rientrano nella fascia grigia sono compatibili con le misure EHT 2017 di M87*, e in questa immagine, quello rappresentato in rosso in basso è troppo piccolo per essere un modello valido per M87*. Credito:Prashant Kocherlakota, Luciano Rezzolla (Goethe University Francoforte e collaborazione EHT/Fiks Film 2021)
Come sottolineato per primo dall'astronomo tedesco Karl Schwarzschild, i buchi neri piegano in modo estremo lo spazio-tempo a causa della loro straordinaria concentrazione di massa, e riscaldare la materia nelle loro vicinanze in modo che cominci a brillare. Il fisico neozelandese Roy Kerr ha mostrato che la rotazione può cambiare le dimensioni del buco nero e la geometria dell'ambiente circostante. Il "bordo" di un buco nero è noto come orizzonte degli eventi, il confine attorno alla concentrazione di massa oltre il quale luce e materia non possono sfuggire e che rende nero il buco nero. Buchi neri, la teoria prevede, può essere descritto da una manciata di proprietà:massa, rotazione, e una serie di possibili oneri.
Oltre ai buchi neri previsti dalla teoria della relatività generale di Einstein, si possono considerare quelli provenienti da modelli ispirati alle teorie delle stringhe, che descrivono la materia e tutte le particelle come modi di minuscole corde vibranti. Le teorie dei buchi neri ispirate alle stringhe prevedono l'esistenza di un campo aggiuntivo nella descrizione della fisica fondamentale, che porta a modifiche osservabili nelle dimensioni dei buchi neri e nella curvatura nelle loro vicinanze.
Fisici Dr. Prashant Kocherlakota e Professor Luciano Rezzolla dell'Istituto di Fisica Teorica dell'Università Goethe di Francoforte, hanno ora studiato per la prima volta come le diverse teorie combacino con i dati osservativi del buco nero M87* al centro della galassia Messier 87. L'immagine di M87*, scattata nel 2019 dalla collaborazione internazionale Event Horizon Telescope (EHT), è stata la prima prova sperimentale dell'effettiva esistenza dei buchi neri dopo la misurazione delle onde gravitazionali nel 2015.
Il risultato di queste indagini:I dati di M87* sono in ottimo accordo con le teorie basate su Einstein e in una certa misura con le teorie basate sulle stringhe. Il Dr. Prashant Kocherlakota spiega:"Con i dati registrati dalla collaborazione EHT, ora possiamo testare diverse teorie della fisica con le immagini dei buchi neri. Attualmente, non possiamo rifiutare queste teorie quando descriviamo la dimensione dell'ombra di M87*, ma i nostri calcoli limitano l'intervallo di validità di questi modelli di buchi neri".
Il professor Luciano Rezzolla afferma:"L'idea dei buchi neri per noi fisici teorici è allo stesso tempo fonte di preoccupazione e di ispirazione. Mentre lottiamo ancora con alcune delle conseguenze dei buchi neri, come l'orizzonte degli eventi o la singolarità, sembriamo sempre desiderosi di trovare nuove soluzioni per i buchi neri anche in altre teorie, quindi è molto importante ottenere risultati come i nostri, che determinano cosa è plausibile e cosa no. Questo è stato un primo passo importante e i nostri vincoli saranno migliorati man mano che verranno fatte nuove osservazioni".
Nella collaborazione Event Horizon Telescope, telescopi di tutto il mondo sono interconnessi per formare un gigantesco telescopio virtuale con un piatto grande quanto la Terra stessa. Con la precisione di questo telescopio, un giornale a New York potrebbe essere letto da un caffè di strada a Berlino.
