Buchi Neri Supermassicci

Qual è l'ultima cosa che vedresti cadendo in un buco nero?

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Ad aprile 2019, gli astronomi hanno rilasciato un Stupefacente immagine di un buco nero supermassiccio al centro della galassia M87 . Era l'immagine di un buco nero con la più alta risoluzione mai scattata e mostrava un anello di materiale sfocato e stranamente luminoso con una macchia scura al centro. Quello non era il buco nero in sé, ma in un certo senso è... ombra ; il più grande volume di spazio intorno ad esso dove nessuna orbita è stabile, e anche la luce stessa alla fine cade nel pozzo infinitamente profondo.

La primissima immagine del

La primissima immagine dell''ombra' di un buco nero supermassiccio. Questo mostra la regione attorno a un buco nero con una massa 6,5 ​​miliardi di volte quella del Sole, situato a 55 milioni di anni luce dalla Terra nel nucleo della galassia M87. Credito: NSF

distanza dal centro della galassia

Per quanto bella sia quell'immagine, è sfocata per due motivi. Uno è che nonostante il telescopio Event Horizon (come viene chiamato l'array che ha effettuato le osservazioni) combinando i poteri dei telescopi letteralmente in tutto il mondo, la risoluzione non è abbastanza alta per vedere molti dettagli - da 55 milioni anni luce di distanza, anche un grande buco nero sembra piuttosto piccolo. L'altro è che i tempi di esposizione erano lunghi, quindi qualsiasi caratteristica come le macchie di gas che vorticavano attorno al buco nero era sfocata.



cosa sarebbe molto che aspetto ha un'istantanea a risoluzione più alta di quel buco nero?

Un team di astronomi e fisici ha deciso di affrontare questo problema . Usando le equazioni di Einstein per la Relatività Generale, che regolano il comportamento dello spazio e della luce vicino a un buco nero, hanno creato una serie di immagini per indagare su come sarebbe a distanza.

I risultati sono estremamente interessanti :

Una simulazione di come sarebbe il buco nero al centro della galassia M87 mentre piega la luce attorno ad esso. In basso: istantanee della luce intorno al buco nero in momenti diversi. In alto: un insieme di tutte le istantanee aggiunte insieme.Ingrandire

Una simulazione di come sarebbe il buco nero al centro della galassia M87 mentre piega la luce attorno ad esso. In basso: istantanee della luce intorno al buco nero in momenti diversi. In alto: un insieme di tutte le istantanee sommate, che mostrano ciò che l'Event Horizon Telescope ha visto nell'immagine storica del 2019. Credito: adattato da Johnson et al.

Whoa. Cosa significa questo?

La riga inferiore delle immagini sono tre istantanee separate realizzate utilizzando la loro simulazione con le proprietà fisiche del buco nero che imitano quelle del vero buco nero. Ad esempio, hanno usato una massa di 6,2 miliardi di masse solari, un angolo di visione che corrisponde al nostro M87 e la quantità di materiale che vortica intorno ad esso in un disco piatto chiamato disco di accrescimento (calcolato utilizzando osservazioni a infrarossi di quel materiale). La scala è incredibilmente piccola; 50 μas = 50 microsecondi d'arco, dove un secondo d'arco è circa la dimensione di un quarto degli Stati Uniti a più di 5 chilometri di distanza. Quindi questo è letteralmente come vedere un batterio su quel trimestre.

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L'immagine in alto mostra una combinazione di diverse istantanee per mostrare ciò che l'attuale Event Horizon Telescope avrebbe visto nella sua esposizione più lunga se avesse avuto una risoluzione infinita. Ottieni un anello luminoso, leggermente asimmetrico, che parte della luce proveniente sia dall'interno che dall'esterno di esso, e quel vuoto nero spalancato al centro.

Che cosa significa questo?

Sarebbe possibile ottenere un'immagine reale di un buco nero che assomigli di più a questa sim? Attualmente si! Un modo sarebbe quello di lanciare radiotelescopi nello spazio, espandendo la linea di base dell'array. Più i telescopi sono distanti l'uno dall'altro, maggiore è la risoluzione. Il problema è che i radiotelescopi devono essere grandi, decine di metri di diametro in generale se non di più, e portare qualcosa di quelle dimensioni nello spazio non è facile. Mi chiedo se nei prossimi decenni saremo in grado di farlo però? Forse anche costruendone alcuni sulla Luna, riposando in crateri di dimensioni simili che li annidano per stabilità... Se potessimo, otterremmo immagini che rivaleggiano con l'output di questo calcolo.

Fino ad allora, però, possiamo lavorare con quello che abbiamo, e questo è ancora abbastanza dannatamente buono. Stiamo imparando molto su cosa vedresti se cadessi in un buco nero. Non lo vedresti per lungo - ti muoveresti vicino alla velocità della luce quando ti avvicini a questo punto - e probabilmente saresti occupato a farti a pezzi dalla gravità e dalle maree e comunque fritto dalle radiazioni ad alta energia. Ma comunque, piuttosto fresco.



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