Gli astronomi hanno orchestrato i radiotelescopi di tutto il mondo in una macchina fotografica virtuale di dimensioni terrestri per un audace nuovo esperimento che tenta di fornire la prima immagine in assoluto di un buco nero. La collaborazione del telescopio è impostata su fai un grande annuncio dei risultati questa settimanae i membri hanno anche descritto il loro approccio alla ricerca in un discorso a marzo.
I buchi neri sono orditi estremi nello spazio-tempo che sono così forti che la loro enorme gravità non lascia nemmeno sfuggire la luce quando si avvicina abbastanza.
L'idea degli astronomi è di fotografare la sagoma circolare opaca di un buco nero cast su uno sfondo luminoso. Il bordo dell'ombra è l'orizzonte degli eventi, un punto di non ritorno di un buco nero. Un'immagine vale più di mille parole e una fotografia di un buco nero sarebbe uno strumento importante per comprendere l'astrofisica, la cosmologia e il ruolo dei buchi neri nell'universo.
Se un astronauta posasse un'arancia sulla superficie della luna, gli agrumi sarebbero molto difficili da vedere dalla Terra. I buchi neri sono altrettanto difficili da individuare, ha affermato Sheperd Doeleman, direttore del progetto di un nuovo ambizioso progetto chiamato Event Horizon Telescope.
Doeleman ha condiviso questo aneddoto con un pubblico a un panel al festival South by Southwest (SXSW) di Austin, in Texas, il mese scorso. Doeleman e colleghi collaboratori Sera Markoff, Peter Galison e Dimitrios Psaltis hanno illustrato il funzionamento del progetto durante l'evento SXSW ",EHT: uno sforzo planetario per fotografare un buco nero."
I buchi neri sono strutture enormi rispetto ai pianeti e agli umani. Ma ciò che ci sembra grande, è, su scala galattica, piccolissimo. Quindi fotografare l'orizzonte degli eventi di un buco nero è complicato.
"Uno degli obiettivi EHT è circa il 10 percento delle dimensioni del nostro sistema solare", ha detto Sera Markoff, astrofisico dell'Università di Amsterdam, durante il panel. Il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, chiamato Sagittario A *, ha circa le dimensioni dell'orbita di Mercurio, ha aggiunto Doeleman.
Se un'astronave potesse strappare gli astronomi dalla Via Lattea, che è circa 50 miliardi di volte più grande del Sagittario A *, secondo Markoff, individuare questo buco nero tra i miliardi di altre stelle e pianeti nella galassia sarebbe piuttosto complicato.
Per osservare il buco nero supermassiccio al centro della galassia della Via Lattea, o per visualizzare un altro degli obiettivi del progetto - il buco nero supermassiccio al centro della galassia ellittica supergigante Messier 87 - il team EHT ha dovuto trasformare la Terra in un telescopio virtuale piattaforma. Questo perché il potere di un telescopio di risolvere le immagini è limitato alle dimensioni del suo piatto e, utilizzando una serie di strumenti in tutto il mondo, il team sta effettivamente rompendo il piatto e spargendo i pezzi a livello globale per creare un grande occhio spaziale.
Gli osservatori del radiotelescopio coinvolti nelle osservazioni di EHT 2017 erano ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array in Chile; APEX (Atacama Pathfinder Experiment) in Cile; IRAM 30m (Institut de RadioAstronomie Millimétrique) in Spagna; LMT (Large Millimeter Telescope) in Messico; SMT (Submillimeter Telescope) in Arizona; JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) nelle Hawaii; SMA (SubMillimeter Array) nelle Hawaii; e SPT (South Pole Telescope) in Antartide.
Sono state anche fatte osservazioni coordinate nelle bande dei raggi X e dei raggi gamma.
Il Sagittario A * è inattivo, il che significa che non consuma attivamente molte stelle e gas vicini, rilasciando radiazioni. Un buco nero attivo si nasconde all'interno di Messier 87. Per vedere il buco nero supermassiccio del quartiere e quello che si muove più lontano, i telescopi devono osservare "l'intera gamma dello spettro elettromagnetico, dalla radio fino ai raggi gamma", ha detto Markoff.
Einstein aveva ragione al 100%?
Al centro del progetto, i suoi 200 scienziati vogliono rispondere a due domande, secondo Psaltis, un astronomo e fisico dell'Università dell'Arizona. Il primo è semplicemente se è possibile fotografare un buco nero. Ma la seconda cosa importante che chiedono è se Einstein avesse ragione al 100% sul comportamento dei buchi neri.
"Einstein ci ha detto 100 anni fa esattamente quale dovrebbe essere la dimensione e la forma di quell'ombra [del buco nero]. Se potessimo posare un sovrano su quell'ombra, saremmo in grado di testare la teoria di Einstein sul confine del buco nero", Disse Doeleman.
Il team voleva anche costruire modelli che descrivessero i buchi neri in varie circostanze, che sarebbero poi confrontati con le osservazioni EHT.
Nel lavoro descritto in SXSW, il team ha utilizzato unità di elaborazione grafica (GPU), come quelle utilizzate nelle console per videogiochi preferite o nel computer, per modellare tutte le ipotetiche varietà di un ambiente buco nero. Hanno prodotto centinaia di gigabyte di dati di volume 3D per modellare le possibilità. Psaltis ha detto che fotoni, plasma, gas e campi magnetici sono tutti descritti nelle previsioni di un buco nero.
Una volta ottenuto, il team può confrontare un'immagine dell'ombra di un buco nero con i diversi scenari elaborati dalle GPU al fine di effettuare la simulazione più realistica di come si comporta un buco nero, in base alla nostra attuale comprensione della fisica.
"Ciò che l'immagine del buco nero potrebbe fare per noi, se riusciamo a ottenerla, sarebbe prendere qualcosa che sia la più estrema, la più strana previsione della relatività generale, una delle grandi conquiste della mente umana, [e] combinala con l'elettronica più avanzata con una collaborazione su scala planetaria con le statistiche più avanzate [e] nuove tecniche di imaging ", ha dichiarato Galison, un professore dell'Università di Harvard, durante il panel. "È come creare una nuova fotocamera con un nuovo tipo di film, un nuovo tipo di obiettivo, combinandolo con altre fotocamere, tutto in una volta, e se ciò potesse accadere, se potessimo davvero entrare e vedere da vicino all'orizzonte ".
Galison aggiunse che la prima immagine di un buco nero avrebbe dimostrato, al di là di ogni dubbio - intendo il gioco di parole - che esistano queste strutture gigantesche, potenti ed elusive.
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