Gli astronomi hanno ottenuto osservazioni di test di buchi neri con l’Event Horizion Telescope con un importante miglioramento dei dettagli.
La collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) ha condotto osservazioni di prova ottenendo la più alta risoluzione mai ottenuta dalla superficie terrestre, rilevando la luce proveniente dai centri di galassie distanti a una frequenza di circa 345 GHz. Combinati con le immagini esistenti dei buchi neri supermassicci nei cuori di M87 e Sgr A alla frequenza più bassa di 230 GHz questi nuovi risultati non solo renderanno le fotografie dei buchi neri più nitide del 50%, ma produrranno anche viste multicolore della regione immediatamente al di fuori dei confini di questi colossi cosmici.
Una maggiore risoluzione
L’EHT crea un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra collegando più parabole radio in tutto il mondo, utilizzando una tecnica chiamata interferometria a base molto lunga (VLBI). Per ottenere immagini a risoluzione più elevata dei buchi neri, gli astronomi hanno due opzioni: aumentare la distanza tra le parabole radio o osservare a una frequenza più elevata. Poiché l’EHT era già delle dimensioni del nostro pianeta, aumentare la risoluzione delle osservazioni da terra richiedeva l’espansione della sua gamma di frequenza, ed è ciò che ha fatto ora la EHT Collaboration.
“Per capire perché questa è una svolta, considerate per esempio i dettagli che si ottengono quando si passa dalle foto in bianco e nero a quelle a colori”, ha affermato il co-responsabile dell’articolo Sheperd “Shep” Doeleman, astrofisico presso il CfA e il SAO e direttore fondatore dell’EHT. “Questa nuova ‘visione a colori’ ci consente di distinguere gli effetti della gravità di Einstein dal gas caldo e dai campi magnetici che alimentano i buchi neri e lanciano potenti getti che scorrono su distanze galattiche”.
Un prisma divide la luce bianca in un arcobaleno di colori perché diverse lunghezze d’onda della luce viaggiano a velocità diverse attraverso il vetro. Ma la gravità piega tutta la luce in modo simile, quindi Einstein prevede che le dimensioni degli anelli visti dall’EHT dovrebbero essere simili sia a 230 GHz che a 345 GHz, mentre il gas caldo che turbina attorno ai buchi neri apparirà diverso a queste due frequenze.
Questa è la prima volta che la tecnica VLBI è stata utilizzata con successo a una frequenza di 345 GHz. Mentre la capacità di osservare il cielo notturno con singoli telescopi a 345 GHz esisteva già prima, l’utilizzo della tecnica VLBI a questa frequenza ha da tempo presentato sfide che hanno richiesto tempo e progressi tecnologici per essere superate. Il vapore acqueo nell’atmosfera assorbe le onde a 345 GHz molto più che a 230 GHz, indebolendo i segnali dei buchi neri alla frequenza più alta. La chiave era migliorare la sensibilità dell’EHT, cosa che i ricercatori hanno fatto aumentando la larghezza di banda della strumentazione e aspettando il bel tempo in tutti i siti.
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Un telescopio ancora più potente
Il nuovo esperimento ha utilizzato due piccoli sottogruppi dell’EHT, composti dall’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e dall’Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) in Cile, dal telescopio IRAM da 30 metri in Spagna, dal NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Francia, dal Submillimeter Array (SMA) sul Maunakea alle Hawaii e dal Greenland Telescope , per effettuare misurazioni con una risoluzione pari a 19 microarcosecondi.
“I luoghi di osservazione più potenti sulla Terra si trovano ad altitudini elevate, dove la trasparenza e la stabilità atmosferica sono ottimali, ma il meteo può essere più complicato”, ha affermato Nimesh Patel, astrofisico presso il CfA e il SAO e ingegnere di progetto presso lo SMA, aggiungendo che allo SMA, le nuove osservazioni hanno richiesto di sfidare le strade ghiacciate di Maunakea per aprire l’array con un meteo stabile dopo una tempesta di neve, con pochi minuti di anticipo. “Ora, con sistemi ad alta larghezza di banda che elaborano e catturano fasce più ampie dello spettro radio, stiamo iniziando a superare problemi di base nella sensibilità, come il meteo. È il momento giusto, come dimostrano le nuove rilevazioni, per passare a 345 GHz”.
Questo risultato rappresenta anche un altro trampolino di lancio sulla strada per la creazione di filmati ad alta fedeltà dell’ambiente dell’orizzonte degli eventi che circonda i buchi neri, che si baserà sugli aggiornamenti dell’attuale array globale. Il progetto EHT di prossima generazione (ngEHT) pianificato aggiungerà nuove antenne all’EHT in posizioni geografiche ottimizzate e migliorerà le stazioni esistenti aggiornandole tutte per funzionare a più frequenze tra 100 GHz e 345 GHz contemporaneamente.
Come risultato di questi e altri aggiornamenti, si prevede che l’array globale aumenterà la quantità di dati nitidi e chiari che l’EHT ha per l’imaging di un fattore 10, consentendo agli scienziati non solo di produrre immagini più dettagliate e sensibili, ma anche filmati con queste violente bestie cosmiche. “L’osservazione di successo dell’EHT a 345 GHz è una pietra miliare scientifica importante”, ha affermato Lisa Kewley, Direttore di CfA e SAO. “Spingendo i limiti della risoluzione, stiamo ottenendo la chiarezza senza precedenti nell’imaging dei buchi neri che avevamo promesso all’inizio e stabilendo nuovi e più elevati standard per la capacità della ricerca astrofisica da terra”.
Fonte: EHT, The Astronomical Journal
