I dati dell'EHT Event Horizont Telescope danno agli scienziati una nuova idea di un mostro chiamato Via Lattea. Grazie a questi dati, per la prima volta osserviamo più da vicino il buco nero.

Un sistema di radiotelescopi che sono posizionati intorno alla Terra e lo chiamiamo EHT (Telescopio dell'orizzonte degli eventi), incentrato su alcuni giganti. Sagittario A è un buco nero super massiccio al centro della Via Lattea e un buco nero ancora più grande a 53,5 milioni di anni luce di distanza nella galassia M87. Nell'aprile 2017, gli osservatori si sono fusi per osservare i confini dei buchi neri, dove la forza di gravità è così forte che nemmeno i raggi luminosi possono lasciarla. Dopo quasi due anni di confronto dei dati, i ricercatori hanno quindi pubblicato le prime immagini acquisite di queste osservazioni. Ora gli scienziati sperano che le nuove immagini possano dirci di più sui buchi neri.

Che aspetto ha davvero un buco nero?

I buchi neri sono davvero degni del loro nome. L'enorme bestia gravitazionale non emette luce in nessuna parte dello spettro elettromagnetico, quindi non sembrano esistere da sole. Ma gli astronomi sanno che sono là fuori a causa di un qualche tipo di scorta. Quando la loro forza gravitazionale pulsa nel gas e nella polvere stellari, intorno a loro si forma una massa a forma di disco di accrescimento rotante con i loro atomi in collisione. Questa attività emette "calore bianco" ed emette raggi X e altre radiazioni ad alta energia. I buchi neri più saturi di "odio" illuminano quindi tutte le stelle nelle galassie circostanti.

Si presume che nell'immagine del telescopio EHT di Sagittaria A nell'area della Via Lattea, chiamata anche Sgr A, avrà l'ombra di un buco nero sul suo disco di accrescimento di materiale luminoso. Le simulazioni al computer e le leggi della fisica gravitazionale danno agli astronomi un'idea abbastanza precisa di cosa aspettarsi. A causa dell'elevata forza gravitazionale vicino al buco nero, il disco di accrescimento si deformerà attorno all'orizzonte dell'anello e dietro il buco nero sarà visibile questo materiale. È probabile che l'immagine risultante sia asimmetrica. La gravità piega la luce dalla parte interna del disco verso la Terra più duramente della parte esterna e rende più luminosa parte dell'anello.

Le leggi del diritto generale si applicano alla relatività intorno a un buco nero?

La forma esatta dell'anello può essere risolta con il colpo più frustrante della fisica teorica. I due pilastri della fisica sono la teoria della relatività generale di Einstein, che controlla oggetti massicci e gravitazionalmente potenti come un buco nero e la meccanica quantistica che controlla lo strano mondo delle particelle subatomiche. Ogni teoria funziona nel proprio dominio. Ma non possono lavorare insieme.

La fisica Lia Medeiros dell'Università dell'Arizona a Tucson dice:

"La relatività generale e la fisica quantistica sono incompatibili tra loro. Se la relatività generale viene applicata nell'area di un buco nero, allora potrebbe significare andare avanti per i teorici della fisica ".

Poiché i buchi neri sono l'ambiente gravitazionale più estremo dell'universo, sono l'ambiente migliore per lo stress test della teoria della gravità. È come lanciare teorie contro un muro e aspettarsi se e come lo stanno demolendo. Se si applica la teoria generale della relatività, gli scienziati si aspettano che un buco nero abbia un'ombra specifica e quindi una forma circolare; se la teoria di Einstein non si applica, l'ombra avrà una forma diversa. Lia Medeiros ei suoi colleghi hanno applicato una simulazione al computer a diverse ombre di 12 buchi neri, che potrebbero differire dalle teorie di Einstein.

L. Mederios ha detto:

"Se troviamo qualcosa di diverso (alternative alle teorie sulla gravità), sarà come un regalo di Natale".

Anche una piccola deviazione dalla teoria generale della relatività aiuterebbe gli astronomi a quantificare ciò che vedono da ciò che si aspettano.

Stelle morte chiamate pulsar circondano un buco nero nella Via Lattea?

Un altro modo per testare la teoria generale della relatività attorno ai buchi neri è osservare come si muovono le stelle attorno a loro. Quando la luce delle stelle fluisce nel campo dell'attrazione estrema del buco nero vicino ad essa, la luce è "tesa" e quindi appare più rossa. Questo processo, chiamato "rosso, spostamento gravitazionale" e la teoria generale della relatività, è stato assunto. L'anno scorso gli astronomi l'hanno osservato vicino all'area di SgrA. Fin qui, buone notizie per la teoria di Einstein. Un modo ancora migliore per confermare questo fenomeno è quello di fare lo stesso test su pulsar che ruotano velocemente e spazzano il cielo stellato con raggi di radiazione ad intervalli regolari e sembrano pulsare.

Lo spostamento gravitazionale rosso interromperebbe così il regolare corso metronomico e la loro osservazione avrebbe un test più accurato della teoria della relatività generale.

Scott Ranson del National Astronomical Observatory di Charlottesville afferma:

"Per la maggior parte delle persone che osservano l'area SgrA, sarebbe un sogno scoprire pulsar o pulsar in orbita attorno a un buco nero. Molte prove molto interessanti e molto dettagliate della teoria generale della relatività possono essere fornite dalle pulsar. "

Tuttavia, nonostante un'attenta osservazione, non è stata ancora trovata alcuna pulsar che circola in prossimità sufficiente della regione SgrA. In parte perché la polvere galattica e il gas disperdono i loro raggi e sono difficili da bersagliare. Ma EHT offre la migliore visuale al centro delle onde radio, quindi S. Ransom ei suoi colleghi sperano di poterlo fare. "È come una spedizione di pesca con scarse possibilità di cattura, ma ne vale la pena", aggiunge S.Ransom.

Il Pulsar PSR J1745-2900 (a sinistra nell'illustrazione) è stato scoperto nel 2013. Orbita esattamente 150 anni luce intorno a un buco nero al centro della galassia. Tuttavia, è troppo lontano per test precisi della teoria generale della relatività. L'esistenza stessa di questa pulsar dà agli astronomi la speranza di usare l'EHT per scoprire pulsar sempre più vicine al buco nero.

In che modo i buchi neri producono i getti?

Alcuni buchi neri sono cannibali affamati e assorbono enormi quantità di gas e polvere, mentre altri sono schizzinosi. Nessuno sa perché. SgrA sembra essere un mangiatore ansioso con un disco sorprendentemente scuro, nonostante una massa pari a 4 milioni di masse solari. Un altro obiettivo puntato su EHT, il buco nero nella galassia M87, è un vorace cannibale. Pesa da 3,5 a 7,22 miliardi di soli. E che, oltre all'enorme disco di accrescimento accumulato nelle sue vicinanze, un flusso di particelle subatomiche cariche sta sgorgando da esso fino a una distanza di 5 anni luce.

Thomas Krichbaum Institute of Radio Astronomy di Bonn dice:

"È un po 'una contraddizione, pensare che un buco nero esclude qualcosa."

La gente di solito pensa che un buco nero assorba solo. Molti buchi neri producono getti più lunghi e più larghi di intere galassie e possono raggiungere miliardi di anni luce dal buco nero.

La domanda naturale è quale potente fonte di energia emetta getti da così vaste distanze. Grazie a EHT, possiamo finalmente tracciare questi eventi per la prima volta. L'intensità del campo magnetico di un buco nero nella galassia M87 può essere stimata misurando EHT, perché sono legati alle forze dei getti. Misurando le proprietà dei getti quando sono vicino a un buco nero, aiuta a determinare da dove proviene il getto: dall'interno del suo disco, o da un'altra parte del disco, o dal buco nero stesso.

Queste osservazioni possono anche chiarire se i getti provengono da un buco nero o da un materiale che scorre veloce nel disco. Poiché i getti possono trasportare materiale dal centro della galassia nella regione intergalattica, questo potrebbe spiegare l'effetto sull'evoluzione e la crescita della galassia. E anche dove nascono pianeti e stelle.

T. Krichbaum ha detto:

"È importante comprendere l'evoluzione delle galassie dalla prima formazione dei buchi neri alla nascita delle stelle e, infine, alla nascita della vita. Questa è una storia molto grande e, studiando i getti dei buchi neri, stiamo integrando solo leggermente le piccole particelle del grande puzzle della vita ".

Nota dell'editore: Questa storia è stata aggiornata il 1 aprile 2019 specificando la massa del buco nero M 87: la massa della galassia è di 2,4 trilioni di masse del Sole. Il buco nero stesso ha una massa simile a diversi miliardi di soli. L'appendice, la simulazione del buco nero, è un esempio di conferma della teoria della relatività generale di Einstein, non della sua confutazione.