I telescopi si sono uniti per nuove osservazioni del buco nero M87

Nell'aprile 2019, gli scienziati hanno pubblicato la prima immagine di un buco nero nella galassia M87 utilizzando l'Event Horizon Telescope (EHT). Tuttavia, questo straordinario risultato è stato solo l'inizio di una storia scientifica da raccontare.

I dati di 19 osservatori, pubblicati il ​​giorno prima, promettono di fornire una comprensione senza precedenti di questo buco nero e del sistema in cui si trova, oltre a migliorare i test della Teoria della Relatività Generale di Einstein.

"Sapevamo che la prima immagine diretta di un buco nero sarebbe stata rivoluzionaria", afferma Kazuhiro Hada dell'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, coautore di un nuovo studio pubblicato su Astrophysical Journal Letters che descrive un ampio set di dati.

"Ma per ottenere il massimo da questa meravigliosa immagine, dobbiamo sapere tutto ciò che possiamo sul comportamento del buco nero in quel momento, osservando l'intero spettro elettromagnetico".

L'enorme attrazione gravitazionale di un buco nero supermassiccio può mettere in moto getti di particelle (getti) che viaggiano quasi alla velocità della luce su grandi distanze. I getti M87 producono una luce che copre l'intero spettro elettromagnetico, dalle onde radio alla luce visibile e ai raggi gamma. Questa immagine è diversa per ogni buco nero. L'identificazione di questo modello fornisce informazioni cruciali sulle proprietà di un buco nero, ad esempio la sua rotazione e il rilascio di energia, ma è difficile perché il modello cambia nel tempo.

Gli scienziati hanno compensato questa variabilità coordinando le osservazioni con molti dei telescopi più potenti del mondo sulla terra e nello spazio, raccogliendo la luce da tutto lo spettro. Queste osservazioni nel 2017 sono diventate la più grande campagna di osservazione simultanea mai condotta su un buco nero supermassiccio.

A partire dall'iconica immagine EHT M87, il nuovo video condurrà gli spettatori in un viaggio attraverso i dati di ogni telescopio. Ogni frame sequenziale mostra i dati su una varietà di fattori, sia la lunghezza d'onda della luce che le dimensioni fisiche.

La sequenza inizia con l'immagine di un buco nero nell'aprile 2019. Si sposta quindi attraverso le immagini di altri array di radiotelescopi da tutto il mondo (SMA), spostandosi verso l'esterno nel campo visivo ad ogni passo. La vista passa quindi ai telescopi che rilevano la luce visibile, la luce ultravioletta e i raggi X (Chandra). Lo schermo si divide per mostrare come queste immagini, che coprono la stessa area di cielo allo stesso tempo, si confrontano tra loro. La sequenza si conclude mostrando cosa stanno rilevando in questo buco nero i telescopi a raggi gamma sulla Terra (VERITAS) e Fermi nello spazio.

Ogni telescopio fornisce informazioni diverse sul comportamento e l'influenza del buco nero di 6,5 miliardi di massa solare al centro di M87, che si trova a circa 55 milioni di anni luce dalla Terra.

I dati sono stati raccolti da un team di 760 scienziati e ingegneri di quasi 200 istituzioni, che coprono 32 paesi o regioni e utilizzando osservatori finanziati da agenzie e agenzie governative di tutto il mondo. Le osservazioni si sono concentrate da fine marzo a metà aprile 2017.

I primi risultati mostrano che l'intensità della luce generata dal materiale attorno al buco nero supermassiccio M87 è stata la più bassa mai osservata. Ciò ha creato le condizioni ideali per osservare l '"ombra" del buco nero e ha anche reso possibile isolare la luce dalle regioni vicine all'orizzonte degli eventi da quelle che si trovano a decine di migliaia di anni luce dal buco nero.

La combinazione dei dati di questi telescopi e delle osservazioni attuali (e future) consentirà agli scienziati di condurre importanti ricerche in alcune delle aree più importanti e impegnative dell'astrofisica. Ad esempio, gli scienziati intendono utilizzare questi dati per migliorare i test della teoria della relatività generale di Einstein.

Attualmente, l'incertezza sul materiale in orbita attorno al buco nero ed espulso dai getti, in particolare le proprietà che determinano la luce emessa, pone un serio ostacolo a questi test di relatività generale.

Enormi getti sparati dai buchi neri, come quelli mostrati nelle immagini odierne, sono considerati la fonte più probabile dei raggi cosmici a più alta energia, ma ci sono molte domande sui dettagli, compresi i punti esatti in cui le particelle stanno accelerando.

Poiché i raggi cosmici producono luce attraverso le loro collisioni, i raggi gamma a più alta energia possono individuare questa posizione e una nuova ricerca mostra che questi raggi gamma molto probabilmente non sono prodotti vicino all'orizzonte degli eventi, almeno non nel 2017. ... La chiave per risolvere questo dibattito sarà il confronto con le osservazioni del 2018 e i nuovi dati raccolti questa settimana.