L'emissione di M87 è stata ora risolta in un anello sottile e luminoso (mappa di colore arancione), derivante dalla sequenza infinita di immagini aggiuntive della regione di emissione, e l'immagine primaria più diffusa, prodotta dai fotoni che giungono direttamente verso la Terra (in contorni blu). Se visti alla risoluzione dell'immagine dell'Event Horizon Telescope, i due componenti si confondono insieme. Tuttavia, ricercando separatamente l'anello sottile, è possibile affinare la visuale di M87, isolando l'impronta di forte gravità. Credito:Broderick et al.
Quando gli scienziati hanno svelato la prima immagine storica di un buco nero dell'umanità nel 2019, raffigurante un nucleo oscuro circondato da un'aura infuocata di materiale che cade verso di esso, credevano che immagini e intuizioni ancora più ricche fossero in attesa di essere estrapolate dai dati.
Le simulazioni prevedevano che, nascosto dietro il bagliore del diffuso bagliore arancione, ci sarebbe dovuto essere un sottile e luminoso anello di luce creato dai fotoni lanciati intorno alla parte posteriore del buco nero dalla sua intensa gravità.
Un team di ricercatori guidato dall'astrofisico Avery Broderick ha utilizzato sofisticati algoritmi di imaging per "rimasterizzare" essenzialmente le immagini originali del buco nero supermassiccio al centro della galassia M87.
"Abbiamo spento i riflettori per vedere le lucciole", ha detto Broderick, un membro associato della facoltà del Perimeter Institute e dell'Università di Waterloo. "Siamo stati in grado di fare qualcosa di profondo:risolvere una fondamentale firma di gravità attorno a un buco nero."
Essenzialmente "staccando" gli elementi delle immagini, afferma il coautore Hung-Yi Pu, assistente professore presso la National Taiwan Normal University, "l'ambiente intorno al buco nero può quindi essere chiaramente rivelato".
Per raggiungere questo obiettivo, il team ha utilizzato un nuovo algoritmo di imaging all'interno del framework di analisi THEMIS (Event Horizon Telescope) per isolare ed estrarre la caratteristica caratteristica dell'anello dalle osservazioni originali del buco nero M87, oltre a rilevare l'impronta rivelatrice di un potente getto d'aria verso l'esterno dal buco nero.
Le scoperte dei ricercatori confermano le previsioni teoriche e offrono nuovi modi per esplorare questi oggetti misteriosi, che si ritiene risiedano nel cuore della maggior parte delle galassie.
I buchi neri sono stati a lungo considerati invisibili fino a quando gli scienziati non li hanno persuasi a nascondersi con una rete di telescopi che copre il globo, l'EHT. Utilizzando otto osservatori su quattro continenti, tutti puntati nello stesso punto nel cielo e collegati tra loro con tempi di nanosecondi; i ricercatori EHT hanno osservato due buchi neri nel 2017.
La collaborazione EHT ha svelato per la prima volta il buco nero supermassiccio in M87 nel 2019, e poi nel 2022, il buco nero relativamente piccolo ma tumultuoso nel cuore della nostra galassia, la Via Lattea, chiamato Sagittario A* (o Sgr A*). I buchi neri supermassicci occupano il centro della maggior parte delle galassie, impacchettando un'incredibile quantità di massa ed energia in un piccolo spazio. Il buco nero M87, ad esempio, è due quadrilioni (cioè un due seguito da 15 zeri) volte più massiccio della Terra.
L'immagine M87 che gli scienziati hanno svelato nel 2019 è stata una pietra miliare, ma i ricercatori hanno ritenuto di poter affinare l'immagine e raccogliere nuove intuizioni lavorando in modo più intelligente, non più difficile. Hanno applicato nuove tecniche software per ricostruire i dati originali del 2017 alla ricerca di fenomeni che teorie e modelli previsti erano in agguato sotto la superficie. La nuova immagine risultante raffigura l'anello fotonico, composto da una serie di sottoanelli sempre più nitidi, che il team ha poi impilato per ottenere l'immagine completa.
"L'approccio che abbiamo adottato prevedeva di sfruttare la nostra comprensione teorica dell'aspetto di questi buchi neri per costruire un modello personalizzato per i dati EHT", ha affermato Dominic Pesce, un membro del team con sede presso il Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian. "Questo modello scompone l'immagine ricostruita nei due pezzi a cui teniamo di più, in modo che possiamo studiare entrambi i pezzi singolarmente anziché mescolati insieme."
Il risultato è stato possibile perché l'EHT è uno "strumento computazionale nel suo cuore", ha affermato Broderick, che detiene la sedia John Archibald Wheeler della famiglia Delaney presso Perimeter. "Dipende tanto dagli algoritmi quanto dall'acciaio. Sviluppi algoritmici all'avanguardia ci hanno permesso di sondare le caratteristiche chiave dell'immagine mentre si esegue il rendering del resto nella risoluzione nativa dell'EHT."
I risultati dei ricercatori sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal . + Esplora ulteriormente
