26/03/21

Un nuova visione di ciò che non si può vedere **/***

Un' immagine a dir poco epica del buco nero di M 87, addirittura superiore a quella ormai storica del 2019.

A sinistra l'immagine del 2019, a destra quella attuale

 

Nel 2019 si è avuta finalmente l'immagine di un buco nero galattico. Ne abbiamo parlato a lungo, cercando di capire  che cosa si vedesse realmente, in mezzo alle tante imprecisioni sentite sui media (ma non solo). Per rinfrescare la memoria potete andare QUI e poi seguire i vari link.

In parole molto povere, come potremmo mai vedere qualcosa che non emette luce? Presto detto, ciò che vediamo è la sua "ombra". La luce che piomba verso un buco nero non può più uscirne e quindi non dovremmo vedere niente. Tuttavia, sappiamo molto bene che un buco nero è capace di curvare al massimo le traiettorie di ciò che si dirige al suo interno, ma anche tutto ciò che riesce a fermarsi poco prima di essere inghiottito. Una certa parte di luce che nasce dal disco di accrescimento non viene perciò direttamente verso di noi, ma è costretta a girare attorno al buco nero vero e proprio prima di prendere la nostra direzione.

Ciò vorrebbe dire poter vedere luce ovunque... Ebbene no, dato che parte di questa luce che vorrebbe tornare indietro viene oscurata dal buco nero che, in pratica, crea un'ombra. Ho dovuto dirlo in poche parole, ma per capire il concetto più a fondo i link dell'articolo citato precedentemente sono più che esaurienti.

Tutto ciò per dire che quella del 2019 è stata un'immagine storica e poco importa se il nero che si vede non è proprio il buco nero, ossia il suo orizzonte degli eventi, ma in realtà qualcosa di un po' più largo, identificabile con la "sfera fotonica" .

Tuttavia, l'immagine ci ha insegnato molto, anche perché, come era ovvio aspettarsi, è l'immagine di un qualcosa che non sta fermo, ma ruota, portandosi dietro lo stesso spaziotempo (buchi neri di Kerr) in modo che la faccenda risulta ben più complessa. In particolare, ciò che sarebbe estremamente interessante "vedere", è il meccanismo attraverso cui si formano i getti di particelle che vengono scagliati verso lo spazio in direzione "polare"  a velocità comparabili a quella della luce. Di questi getti abbiamo ormai molte immagini e il nostro caro amico ALMA ne ha ripreso immagini stupende.

Ma, allora, perché non cercare di unire le prestazioni di ALMA con quelle dell'EHT (Event Horizon Telescope), l'insieme di radiotelescopi che ha permesso l'immagine storica del 2019? Detto fatto! Unendo le forze si è riusciti a creare un quadro unitario che vada dall'estremamente piccolo all'estremamente grande (su scala cosmica), ossia l'unione in tempo reale del "piccolo" disco di accrescimento che si distribuisce attorno all'orizzonte degli eventi e  del getto che si propaga per decina di migliaia di anni luce.

Che tipo di informazione poteva essere utile? Beh... si sapeva che la velocità per scappare dal disco poteva essere raggiunta solo accelerando le particelle attraverso le linee di un campo magnetico (succede anche sulla Terra, in cui il campo magnetico evita la caduta di gran parte dei raggi cosmici). Ma come fare a "leggere" le linee di campo magnetico? Beh... proprio attraverso ciò di cui abbiamo discusso pochi giorni fa, ossia la polarizzazione della luce.

Abbiamo detto che vi sono diversi modi per ottenere questa "messa in riga" e un campo magnetico è quanto di meglio ci sia. E così ecco costruire, dall'unione di ALMA e EHT, l'immagine delle linee del campo magnetico  del buco nero, ottenuta attraverso le misura della polarizzazione. Il campo magnetico deve essere elevatissimo per riuscire a lanciare con tale violenza, ma adesso vi sono dati e immagini che possono descriverlo nei particolari.

In particolare, uno degli autori dice chiaramente: "The observations suggest that the magnetic fields at the black hole's edge are strong enough to push back on the hot gas and help it resist gravity's pull. Only the gas that slips through the field can spiral inwards to the event horizon. (Le osservazioni suggeriscono che i campi magnetici ai confini dei buchi neri sono abbastanza forti da respingere il gas caldo che sta precipitando nella singolarità e aiutarlo a fronteggiare la terribile gravità che cerca di attirarlo verso la "bocca" del famelico buco nero. Solo il gas che riesce a insinuarsi tra le linee del campo magnetico è costretto a iniziare la sua caduta spiraleggiante verso l'orizzonte vero e proprio [la traduzione è stata un po' "colorita" dal sottoscritto]).

Insomma, un campo magnetico che cerca di salvare il salvabile o, se preferite, che cerca di non fare ingrassare troppo il motore galattico.  Finalmente, si potrà analizzare con la necessaria accuratezza questo momento fondamentale non solo per il buco nero in sé, dato che sappiamo quanto i getti siano importanti per le nascite stellari, ma anche per lo spazio circostante l'intera galassia.

Godiamoci le tre immagini della luce polarizzata, a partire da quella di ALMA, per passare poi a quella del VLTA e finire con EHT. Nelle tre immagini si è inserita la risoluzione dello strumento. Ricordiamo, a titolo di curiosità, che raggiungere la risoluzione di EHT vuol dire riuscire a vedere una carta di credito sulla Luna.

La zona centrale della galassia M87, dove ALMA mostra molto bene il getto lanciato verso lo spazio.  le linee che si vedono indicano la polarizzazione, ossia l'allineamento dei campi elettrici che provengono dall'oggetto, nelle onde radio (le frequenze usate sono indicate nella figura). Fonte: EHT Collaboration; Goddi et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Kravchenko et al.; J. C. Algaba, I.

Articoli originali QUI, QUI e QUI

Per assaporare ancora meglio l'eccezionale notizia ecco uno zoom partendo proprio da ALMA (Fonte: ESO/L. Calçada, Digitized Sky Survey 2, ESA/Hubble, RadioAstron, De Gasperin et al., Kim et al., EHT Collaboration).

1 commento

  1. Mario Fiori

    Bellissimo caro  Enzo, favoloso.

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