L'Event Horizon Telescope (EHT) ha aggiunto un numero maggiore di osservatori alla rete globale di radiotelescopi, e la prima immagine del buco nero della nostra galassia può essere ottenuta in meno di un anno.
"All'inizio della prossima primavera, Event Horizon riprodurrà l'immagine di un buco nero nel centro della Via Lattea", ha detto Avery E. Broderick, assistente professore di fisica e astronomia presso l'Università di Waterloo, durante una presentazione al Perimeter Institute in una conferenza sulla convergenza il 23 giugno 2015.
Broderick, che è anche insegnante di questo istituto, ha condiviso alcune delle strabilianti opportunità per esplorare lo spazio temporaneo attorno a un buco nero supermassiccio nel centro della Via Lattea, chiamato Sagittario * (o Sagittario A *), quindi l'EHT si concentrerà sull'esplorazione della forte gravità.
"Ci sono solo due posti nell'universo in cui è possibile esplorare la forza di gravità su una scala grande, molto grande e attorno a oggetti compatti", ha aggiunto.
Riferendosi allo studio della teoria generale della relatività di Albert Einstein, che lo formò 100 anni fa - dall'inizio delle mappe create dai marinai, Broderick disse che ci sono molti "mostri" nelle profondità inesplorate dello spazio, una delle quali è la condizione gravitazionale che circonda un buco nero. Ma questa teoria potrebbe cambiare per la prima volta nella storia dell'umanità.
Risoluzione dell'angolo dell'orizzonte degli eventi
L'EHT comprende molti osservatori radiofonici in tutto il mondo. Con la tecnologia dell'interferometria di base molto lunga (un interferometro ultra long-base o VLBI), molte antenne radio indipendenti, separate da centinaia o migliaia di miglia, possono essere usate insieme per creare un telescopio "virtuale" con il diametro del nostro pianeta. Le possibilità dei più potenti telescopi ottici del pianeta sono fortemente limitate nell'osservazione anche degli oggetti più massicci conosciuti nell'universo. E i buchi neri sono estremamente compatti, apparendo come piccoli granelli di polvere nel cielo. Durante la loro attività, i buchi neri supermassicci, come è noto, esistono nei nuclei della maggior parte delle galassie, possono oscurarli e generare enormi aree di gas relativistici esplosivi nello spazio intergalattico. Possono anche avere effetti potenti sull'evoluzione delle galassie, quindi l'osservazione di questi "ippopotami" gravitazionali è uno degli obiettivi più importanti dell'astrofisica moderna.
Per osservare il Sagittario A * attraverso Event Horizon, è necessaria una risoluzione angolare estremamente ridotta. Con questo telescopio, queste cifre sono stimate in 50 secondi d'arco (micro μas) di diametro. Uno dei più potenti osservatori a infrarossi ottici del pianeta (due telescopi Keck in cima a Mauna Kea alle Hawaii) può avere una risoluzione angolare fino a 20000 μas. È previsto che il telescopio (trenta metri) (TMT) sia in grado di fornire indicatori a 7000 μa. Sebbene queste risoluzioni siano sorprendenti per l'astronomia ottica, queste risorse non sono abbastanza per una ricerca a tutti gli effetti in questo settore, ha aggiunto Broderick.
Dopo il completamento della preparazione per il progetto, l'EHT funzionerà con una risoluzione di 10 μas e questi indicatori sono molto utili per risolvere il problema. Queste caratteristiche suggeriscono alcune intriganti possibilità non solo di ottenere la prima immagine di un buco nero, ma anche di testare la teoria della relatività generale di Einstein, e aiuteranno anche a sollevare il sipario sulla fisica oltre la teoria generale della relatività.
"Questo non è un esperimento futuro, sta accadendo ora", ha detto Broderick, sottolineando che il "prototipo" della EHT ha già 9 anni di esperienza lavorativa. Ma le osservazioni del Sagittario A * finora provengono solo da tre sezioni delle antenne radio EHT, e questi dati erano troppo scarsi per creare una chiara visione dell '"anello" di un buco nero. Queste osservazioni, tuttavia, forniscono un contributo significativo alla comprensione delle caratteristiche del buco nero, aiutando i fisici teorici a indovinare quale sia il Sagittario A *, ma molte domande rimangono senza risposta. Anche per quanto riguarda il buco nero al centro della Via Lattea, ci sono serie incertezze riguardo alla comprensione della geometria e della dinamica dell'area.
La teoria "classica" del buco nero include un punto di non ritorno - un'area in cui la deformazione gravitazionale è così grande che persino la luce non può evitare l'attrazione gravitazionale di un buco nero, chiamato l'orizzonte degli eventi. C'è anche un disco di accrescimento, dove il materiale cade sulle aree che circondano l'orizzonte degli eventi, questa è la generazione di alte energie. Ma non sappiamo veramente cosa sia un disco di accrescimento: grande, piccolo, sottile o spesso. Inoltre, non sappiamo se questo disco sia angolato rispetto al retro di un buco nero (gli astrofisici sono certi che il Sagittario A * sia un buco nero rotante). Forse uno dei nostri buchi neri è anche un disco? Allo stato attuale, la morfologia delle strutture che circondano un buco nero rimane un mistero.
Questo segreto appare come una sorta di "crisi esistenziale" per l'EHT - avverte Broderick.
"Il nome del telescopio Event Horizon Telescope è tutt'altro che casuale, è stato dato per verificare la presenza di un orizzonte di eventi in un buco nero, se questa teoria fosse stata confutata, il telescopio sarebbe stato rinominato", ha aggiunto, "fortunatamente, l'EHT ha trovato la prova migliore su oggi è vero, e gli orizzonti degli eventi esistono ".
Sagittario A * sfarfallio, sfarfallio
Attualmente, ad eccezione dell'improbabile svolta fisica, c'è un orizzonte degli eventi, ei fisici sono riusciti a restringere il concetto di come apparirà: un piccolo insieme di variabili e modelli correnti, e questo è coerente con i dati che stanno iniziando a venire dall'EHT.
"Non sono sicuro se sono contento o sono depresso, speravo che avremmo trovato alcune cose inaspettate ora, anche se va tutto bene", ha scherzato Broderick. Sebbene l'EHT stia già producendo risultati e le speranze di ottenere presto le prime immagini del Sagittario A * sono alte, c'è ancora molta strada da fare e problemi da superare.
Uno dei problemi indicati da Broderick è un problema per tutti gli osservatori terrestri. Quando uno sguardo passa attraverso l'atmosfera, vediamo lo scintillio delle stelle. Questo sfarfallio è causato da molte influenze atmosferiche, tra cui turbolenze nell'atmosfera superiore e umidità. Quando si osserva un buco nero supermassiccio, un effetto simile appare nel centro della nostra galassia - il Sagittario A * anche "sfarfallio".
Quando stelle e plasma interstellare passano tra noi e Sgr. *, Possono verificarsi scintille nel segnale ricevuto, creando piccole anomalie che devono essere corrette immediatamente. Dopo alcuni anni, quando l'EHT conduce operazioni su vasta scala, la sua ricerca sarà fondamentale per capire cosa spinge il flusso di accrescimento attorno al buco nero. Ma se gli effetti di scintillazione non vengono presi in considerazione, allora un fenomeno come la turbolenza magnetoidrodinamica vicino a un buco nero può diventare troppo diffuso per studiare.
Analogamente agli osservatori terrestri che hanno laser nell'atmosfera superiore per misurare la quantità di turbolenza e messa a punto usando l'ottica adattiva, l'EHT adotterà uno schema di ottica adattativa (ma senza laser) per rimuovere questo effetto quando si analizzano i risultati.
Tomografia dello spazio
Forse l'uso più vantaggioso di EHT è quello di studiare i focolai SGR. *. È noto che vengono periodicamente generati lì.
Circa una volta al giorno, diversi osservatori hanno osservato un chiarimento delle emissioni di Sgr. * e questo fenomeno cambia anche la struttura dell'area emessa. Questo flash è stato interpretato come un "punto caldo" nel flusso di accrescimento vicino all'orizzonte degli eventi. Quando l'EHT sarà pienamente operativo, sarà in grado di tracciare questi punti caldi, tracciando le loro origini e osservando il processo di riduzione. Gli astronomi sperano anche di utilizzare i punti caldi come indicatore per delineare la struttura dello spazio temporaneo in questo ambiente con forte gravità. "Questo apre la porta alla possibilità di una tomografia spaziale temporanea - queste macchie si muovono, si presentano in diverse aree dello spazio temporaneo", ha detto Broderick. "E come succede una volta al giorno, puoi vedere un bel po 'di questi flash."
Quanto profondamente non avremmo sondato l'ignoto in questa unica regione gravitazionale, e pensiamo di avere una buona piattaforma nella teoria della dinamica del buco nero, ma voglio pensare che EHT possa trovare qualcosa di nuovo e, possibilmente, esotico su uno spazio altamente imprevedibile vicino al buco nero supermassiccio.
"Mi piacerebbe pensare che non appena avremo l'immagine, vedremo che sembrerà la versione dell'inizio del 21 ° secolo - un punto blu pallido, forse con sfumature più sinistre ... Ci sono mostri che si nascondono in oscurità "- questa conclusione ha fatto Broderick.
