9/01/14

Anche i blazar usano il “playback” **

Questo articolo è stato inserito nella serie "L'Infinito Teatro dei Buchi Neri", che raccoglie in modo organico gli articoli più significativi sull'argomento.

 

Molte riprese televisive di manifestazioni sportive usano normalmente l’effetto playback, che è diventato veramente essenziale, soprattutto quando il gesto atletico è improvviso e inaspettato. Poterlo rivedere fa capire molte cose in più, anche perché lo spettatore può dedicargli tutta l’attenzione richiesta. I blazar non sono da meno e ci offrono la stessa possibilità. Non ci resta che ringraziarli per questa gentilezza, ancora una volta basata sulle intuizioni di Einstein.

I blazar non sono altro che nuclei di galassie attive (AGN), la cui configurazione geometrica fa sì che i getti, che escono a velocità simili a quella della luce in prossimità dei loro buchi neri centrali, siano diretti esattamente verso di noi. Una specie di lampadina che si accende ogni volta che nuovo materiale si avvicina troppo al mostro galattico.

Normalmente sono rivelabili in molte lunghezze d’onda, ma vista la loro energia formidabile sarebbero particolarmente interessanti da studiare nei raggi gamma. L’ideale sarebbe, però, riuscire ad amplificare la loro intensità. Fortunatamente, esiste un telescopio virtuale descritto da Einstein, composto da una qualche galassia o, più in generale, da una enorme massa situata proprio davanti al blazar, in grado di amplificare la sorgente attraverso il ben noto effetto lente.

Non si può pretendere che l’immagine finale si ricomponga perfettamente. Essa, di solito, si distende lungo un cerchio luminoso attorno alla lente gravitazionale, o forma una specie di croce o, ancora, dà luogo a due immagini distinte. Tutto dipende da vari fattori, quale ad esempio il non perfetto allineamento blazar - galassia lente - osservatore. Ormai, però, gli scienziati sanno come ricostruire l’immagine finale e l’informazione che ne deriva è fondamentale per riuscire a vedere oggetti lontanissimi e normalmente invisibili. Inoltre, lo studio della deviazione della luce, subita per effetto gravitazionale, dona moltissime informazioni anche sulla galassia che fa da lente. Insomma, un telescopio fantastico che ha bisogno di occhi giusti e attenti per potere studiare e analizzare l’immagine finale non proprio immediata.

Già si conosceva un bel blazar che subiva un effetto lente nel radio. Tuttavia, il telescopio spaziale Fermi avrebbe avuto piacere di vedere la stessa cosa anche nei raggi gamma. Purtroppo, in quella lunghezza d’onda non è possibile separare un’immagine doppia se essa è troppo vicina. E’ un peccato, perché, se la lente separa l’immagine finale di pochissimo, vuole anche dire studiare sorgenti molto puntiformi e zone molto ristrette della galassia-lente. Ed eccoci all’uso del “playback” cosmico.

I lampi provenienti da un blazar sono imprevedibili e non sono sempre perfettamente allineati: a volte sono più luminosi a volte meno, dato che i getti del buco nero possono cambiare direzione anche se di poco. Bisogna stare molto attenti e cercare di cogliere l’attimo fuggente. Proprio come succede durante un gesto atletico rapidissimo e inaspettato. Si vede, spesso, troppo tardi o quando sta già finendo.

Vi faccio un esempio che sto “studiando” in questo periodo (un fenomeno molto personale…) e che riguarda non l’uomo ma un animale molto più grande: la balena. Il momento più spettacolare nella vita “pubblica” di una balena è quando esegue il salto fuori dall’acqua. Essa lo fa con una grazia e un’eleganza fantastica. Si gira in volo e si distende come una ballerina di danza classica, prima di ripiombare in acqua con uno spruzzo enorme. Cetacei di 15-20 metri di lunghezza, che si comportano come eteree farfalle, danno luogo a momenti fantastici, da non perdere! Tra pochi giorni spero proprio di assistere a molti di questi salti spettacolari davanti alla costa di Maui, dove centinaia e centinaia di balene vanno a partorire i loro piccoli nelle acque calde e tranquille delle Hawaii (News! Ce l'ho fatta e l'ho raccontato QUI e QUI).

un "blazar" marino
Un fantastico e imprevedibile "blazar" marino

Il problema, però, è che questi salti sono del tutto imprevedibili, dato che non vi sono segni che anticipino il momento fatidico. L’ideale sarebbe potere avere a disposizione un playback. Purtroppo, le balene sono come Paganini e non ripetono. O, quando lo fanno, non comunicano il momento esatto del “replay”.

Per i blazar succede, più o meno, la stessa cosa. Per potere vedere un lampo bisogna coglierlo al momento giusto. Se non si azzecca il momento giusto non vi è playback che tenga. Ne siamo proprio sicuri? Assolutamente no e Fermi ci ha dimostrato che il fantastico telescopio descritto da Einstein è in grado di farci rivedere un evento che magari avevamo visto solo di sfuggita, senza poterlo studiare a fondo.

Com’è possibile ottenere tutto ciò? Banale, come tutto ciò che deriva dalle grandi scoperte della Scienza. Abbiamo appena detto che l’effetto lente crea, in casi particolari come quello del blazar in questione, uno sdoppiamento dell’immagine, che Fermi non riesce a separare, dato che la distanza tra loro è di solo 0.0001 gradi. Tuttavia, il blazar non è esattamente dietro alla galassia lente, ma è leggermente spostato e la luce che proviene da lui è costretta a seguire percorsi di diversa lunghezza e/o attraversare zone di diversa densità della galassia lente. Ciò che capita, in ogni modo, è che una delle due immagini si forma in ritardo rispetto all’altra. Meraviglioso: un vero e proprio playback!

Sotto queste condizioni importa poco la bassa risoluzione  di Fermi, dato che le due immagini arrivano allo strumento in  tempi diversi, lasciando tutto il tempo per prepararsi ad ammirare il playback. Per il nostro blazar la differenza di tempo è di 11.46 giorni.

Mi permetto di esprimere una mia personale emozione a riguardo. Il vedere due immagini, la cui luce è partita poco meno di cinque miliardi di anni fa, giungere a noi con un ritardo di solo pochi giorni è qualcosa che mi fa venire i brividi. Altro che la puntualità dei nostri treni!

In realtà, lo stesso fenomeno è anche individuabile nelle onde radio, ma con risultati diversi. Il ritardo dei raggi gamma è maggiore di un giorno e inoltre le due immagini hanno la stessa luminosità. Nel radio, invece, una delle due è quattro volte più luminosa dell’altra. Non solo però. I lampi gamma risultano cento volte più luminosi della situazione normale, mentre nel radio l’aumento di luminosità è solo del dieci per cento.

Cosa ci dice questa differenza di comportamento? Molto probabilmente dimostra che la zona di origine del lampo gamma è molto più concentrata di quella del radio. Insomma, la luce  nelle due lunghezze d’onda proviene da aree di emissione diverse e di diversa estensione, attorno al buco nero. Inoltre, la capacità di amplificare la luce da parte della galassia lente (o della sua parte interessata) è più significativa nei raggi gamma. Insomma, ciò che capita per le varie lunghezze d’onda permette non solo di studiare la sorgente, ma anche la lente gravitazionale, dato che si arriva a definire piuttosto bene gli effetti locali di microlensing. Due piccioni con una fava.

E’ la prima volta che si determina un effetto lente nei raggi gamma. La loro notevole amplificazione apre una nuova fase di studio di sorgenti lontane ed estremamente energetiche. Sarà possibile cercare nuovi “telescopi” gravitazionali solo nel gamma, sapendo che il ritardo permetterà di analizzare molto bene un’immagine ben più intensa che nelle altre lunghezze d’onda. Inoltre, poter studiare così bene percorsi diversi della luce può dare importanti input sull’espansione dell’Universo e sulla sfera di Hubble (non chiedetemi perché dato che la faccenda è molto complicata, ma anche abbastanza intuitiva pensando che si misurano differenze di distanza e di tempo, nel viaggio della luce)

Peccato, solo, che non esista anche il “rallenty”… ma… chissà! In fondo l’Universo è spazio-tempo e le due grandezze si abbracciano strettamente…

Tutta la faccenda viene spiegata benissimo in questo filmato della NASA

Articolo originale QUI.

 

blazar
Rappresentazione grafica di un blazar. Nel cuore di una galassia attiva, la materia cade verso il super buco nero centrale e crea getti di particelle che viaggiano a velocità prossime a quella della luce. Le galassie attive sono classificate come blazar quando uno dei due getti è diretto quasi esattamente verso la Terra. Fonte: NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab.

 

NEWS!! Studiati, per la prima volta in diretta, i primi  istanti di un'esplosione di supernova grazie all'effetto lente gravitazionale

Da non confondere con l'effetto lente, l'Universo a volte ci concede il bis grazie ad un altro fenomeno: l'effetto eco.

 

6 commenti

  1. giorgio

    Enzo ti serve qualcuno che ti porti le valige?    

  2. volentieri!!!! basta che paghi la sua parte.... :-P

  3. beppe

    Ciao Enzo, ho dei dubbi, il delay di tempo credo che dipenda da diversi fattori:
    - dalle distanze blazar-galassia e galassia-rivelatore
    - dal disallineamento 
    - dalla lunghezza d'onda (si può parlare di indice di rifrazione?) I raggi gamma più energetici sono rifratti maggiormente rispetto alle onde radio?
    - dalla distribuzione di massa della galassia lente
    - dalla zona di emissione
    Il fenomeno di lente gravitazionale segue le stesse leggi dell'ottica rifrattiva?
    Scusa per le domande un po' confuse...
    Vai mica a fare l'ostetrico? :mrgreen:

     

  4. caro Beppe,
    il ritardo è dovuto alla differenza di percorso della luce "piegata". Quindi, ovviamente, è funzione della distanza tra sorgente e lente, del disallineamento, della possibile distribuzione di massa (come ho detto espressamente) della galassia lente, della zona di emissione, ecc. Ossia da tutti i parametri geometrici (e fisici nel caso della distribuzione di massa diversa) che caratterizzano il percorso. Quindi, quando si dice che è diverso il percorso delle due immagini, si intende ovviamente che è diversa la geometria dei due percorsi e tutte le tue aggiunte sono già inglobate nel percorso diverso. 
    La rifrazione della luce vale sempre, ovviamente, ma la deviazione della luce della lente gravitazionale non dipende dalla rifrazione, ma dalla caduta nel buco gravitazionale e questa dipende dalle condizioni geometriche luce-lente. Se, invece, vi è un passaggio attraverso densità di materia nettamente diverse si aggiunge anche l'effetto di rifrazione. Ma sono due cose diverse.

    No, non ho l'attrezzatura necessaria e poi le balene hanno già le loro cliniche private... :mrgreen:  

  5. beppe

    Quindi si esclude che il differente ritardo sia dovuto al fatto che le onde radio siano meno piegate delle onde gamma?
    Tra l'altro mi viene difficile scrivere onde gamma perché credo che per queste frequenze la natura corpuscolare sia preponderante, cioè la lunghezza d'onda è paragonabile alla dimensione del fotone...
    A proposito che dimensioni ha un fotone :?:   :?:  

  6. caro Beppe,
    piegate o non piegate dalla rifrazione (ipotetica) rimane il fatto che una delle due immagini si formi dopo l'altra della stessa lunghezza d'onda... quindi...non può che dipendere dalla lunghezza del percorso. Oltretutto anche le onde radio danno luogo allo stesso ritardo tra di loro (un giorno solo di meno). I fotoni non hanno dimensioni fisiche, ma sono pacchetti di energia . La dualità esiste sempre e comunque come abbiamo visto nella MQ...

Lascia un commento

*

:wink: :twisted: :roll: :oops: :mrgreen: :lol: :idea: :evil: :cry: :arrow: :?: :-| :-x :-o :-P :-D :-? :) :( :!: 8-O 8)

 

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.