La luce della galassia di sfondo circonda un buco nero un numero crescente di volte, più si avvicina al buco, e quindi vediamo la stessa galassia in diverse direzioni. Credito:Peter Laursen
In prossimità dei buchi neri, lo spazio è così deformato che anche i raggi di luce possono curvarsi intorno a loro più volte. Questo fenomeno potrebbe consentirci di vedere più versioni della stessa cosa. Mentre questo è noto da decenni, solo ora abbiamo un esatto, espressione matematica, grazie ad Albert Sneppen, studente presso l'Istituto Niels Bohr. Il risultato, che è anche più utile nei buchi neri realistici, è appena stato pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici .
Lo spazio stesso e persino il tempo si comportano in modo strano vicino ai buchi neri; lo spazio è deformato. In prossimità di un buco nero, lo spazio si curva così tanto che i raggi di luce vengono deviati, e la luce molto vicina può essere deviata così tanto da viaggiare più volte intorno al buco nero. Quindi, quando osserviamo una lontana galassia di fondo (o qualche altro corpo celeste), potremmo essere fortunati a vedere la stessa immagine della galassia più volte, anche se sempre più distorto.
Galassie in più versioni
Il meccanismo è mostrato nella figura seguente:Una galassia lontana risplende in tutte le direzioni:parte della sua luce si avvicina al buco nero e viene leggermente deviata; un po' di luce si avvicina ancora di più e gira un'unica volta il buco prima di fuggire giù fino a noi, e così via. Guardando vicino al buco nero, vediamo sempre più versioni della stessa galassia, più vicino al bordo del foro che stiamo guardando.
Quanto più vicino al buco nero devi guardare da un'immagine per vedere l'immagine successiva? Il risultato è noto da oltre 40 anni, ed è circa 500 volte (per gli appassionati di matematica, è più precisamente la "funzione esponenziale di due pi greco, " scritto e2π).
Un disco di gas incandescente turbina nel buco nero "Gargantua" dal film Interstellar. Perché lo spazio curva intorno al buco nero, è possibile guardarsi intorno e vedere la parte del disco di gas che altrimenti sarebbe nascosta dal foro. La nostra comprensione di questo meccanismo è stata ora aumentata dallo studente di master danese presso l'NBI, Albert Sneppen. Credito:interstellar.wiki/CC Licenza BY-NC
Calcolare questo è così complicato che, fino a poco tempo fa, non avevamo ancora sviluppato un'intuizione matematica e fisica sul perché si tratti di questo fattore esatto. Ma usando un po' di intelligenza, trucchi matematici, lo studente di master Albert Sneppen del Cosmic Dawn Center, un centro di ricerca di base sotto il Niels Bohr Institute e il DTU Space, è ora riuscito a dimostrare il perché.
"C'è qualcosa di straordinariamente bello nel capire ora perché le immagini si ripetono in modo così elegante. Inoltre, fornisce nuove opportunità per testare la nostra comprensione della gravità e dei buchi neri, "Chiarisce Albert Sneppen.
Dimostrare qualcosa matematicamente non è solo soddisfacente in sé; infatti, ci avvicina alla comprensione di questo meraviglioso fenomeno. Il fattore "500" deriva direttamente da come funzionano i buchi neri e la gravità, così le ripetizioni delle immagini diventano ora un modo per esaminare e testare la gravità.
Buchi neri che girano
Come caratteristica completamente nuova, Il metodo di Sneppen può anche essere generalizzato per applicarsi non solo ai buchi neri "banali", ma anche ai buchi neri che ruotano. Quale, infatti, lo fanno tutti.
La situazione vista "dal vivo", cioè come lo osserveremmo effettivamente dalla Terra. Le immagini extra della galassia diventano sempre più compresse e distorte, più da vicino guardiamo il buco nero. Credito:Peter Laursen
"Si scopre che quando ruota molto velocemente, non devi più avvicinarti al buco nero di un fattore 500, ma decisamente meno. Infatti, ogni immagine ora è solo 50, o 5, o anche solo due volte più vicino al bordo del buco nero, " spiega Albert Sneppen.
Dovendo guardare 500 volte più vicino al buco nero per ogni nuova immagine, significa che le immagini vengono rapidamente "spremute" in un'unica immagine anulare, come si vede nella figura a destra. In pratica, le tante immagini saranno difficili da osservare. Ma quando i buchi neri ruotano, c'è più spazio per le immagini "extra", quindi possiamo sperare di confermare la teoria osservativamente in un futuro non troppo lontano. In questo modo, possiamo conoscere non solo i buchi neri, ma anche le galassie dietro di loro:
Il tempo di percorrenza della luce aumenta, più volte deve girare intorno al buco nero, così le immagini diventano sempre più "ritardate". Se, Per esempio, una stella esplode come una supernova in una galassia sullo sfondo, si sarebbe in grado di vedere questa esplosione ancora e ancora.
L'articolo di Albert Sneppen, appena accettato per la pubblicazione in Rapporti scientifici , è intitolato "Riflessioni divergenti intorno alla sfera di fotoni di un buco nero".
