Crea sito

DALLE SIMULAZIONI NUMERICHE
Che forma ha la silhouette di un buco nero?

È da circa una settimana che si sono concluse le osservazioni VLBI dell’Event Horizon Telescope (EHT) che potrebbe aver catturato, per la prima volta, l’immagine o meglio la “ombra” di un buco nero supermassivo. Il processo di riduzione e analisi dei dati richiederà molto tempo, poiché gli astronomi dovranno tener conto delle osservazioni raccolte da uno degli otto telescopi che si trova in Antartide. Infatti, fino a quando l’inverno rigido non permetterà condizioni di volo più sicure i dischi rigidi non potranno essere trasportati al correlatore situato negli Stati Uniti. Nel frattempo, ci si chiede che cosa ci si aspetta di vedere, insomma come potrà apparire davvero un buco nero?

La prima immagine accurata di un buco nero riprodotta da Jean-Pierre Luminet utilizzando inchiostro di china su carta fotografica negativa Canson. Crediti: Jean-Pierre Luminet

Di solito, un buco nero viene illustrato artisticamente come una sorta di gigantesco disco ruotante formato da anelli brillanti e da una regione centrale scura da cui nulla, nemmeno la luce, può sfuggire, così come abbiamo potuto ammirare con “Gargantua” nel recente film Interstellar. Questa immagine, nonostante convincente, non riesce a rappresentare le complesse forze fisiche manifestate dal buco nero stesso. Nella realtà, questi mostri del cielo assumono una forma curiosa. Il primo che visualizzò con precisione un buco nero fu un astrofisico francese di nome Jean-Pierre Luminet. Secondo un recente articolo pubblicato su Nature, nel 1978 Luminet elaborò un programma informatico per riprodurre l’aspetto di un buco nero per poi disegnare l’immagine a mano usando inchiostro di china su carta negativa di Canson. Il disegno risultante, fatto di singoli punti che convergono in una forma piacevolmente organica e asimmetrica, è visivamente coinvolgente quanto scientificamente rivelante.

Ingrandisci

bh_simul1
La figura illustra la simulazione di un buco nero non ruotante con il piano del disco di accrescimento inclinato di 30 gradi.

Crediti: Avery Broderick (simulazioni numeriche) e Jen Christiansen.

Ingrandisci

bh_simul2
La figura mostra la simulazione di un buco nero non ruotante con il piano del disco di accrescimento inclinato di 10 gradi.

Crediti: Avery Broderick (simulazioni numeriche) e Jen Christiansen.

Ingrandisci

bh_simul3
La figura mostra la simulazione di un buco nero in rotazione con il piano del disco di accrescimento inclinato di 10 gradi.

Crediti: Avery Broderick (simulazioni numeriche) e Jen Christiansen.

Oggi, però, simulazioni più moderne, così come sono riportate nella figura, mostrano come può apparire il disco di accrescimento in funzione del suo orientamento e della velocità di rotazione del buco nero nel caso di Sagittarius A*. Le immagini includono gli effetti di blurring del gas interstellare. La griglia delle coordinate indica il piano del disco di accrescimento che ruota attorno al buco nero. La regione più interna della griglia forma un anello in prossimità dell’orizzonte degli eventi. La curvatura dei raggi luminosi dovuta all’enorme gravità esercitata dal buco nero, un effetto noto come lente gravitazionale, deforma la struttura della griglia e amplifica la silhouette del buco nero. Dato che il disco di accrescimento orbita attorno al buco nero a velocità prossime a quelle della luce, gli effetti relativistici diventano importanti rendendolo più brillante dalla parte in cui si muove verso l’osservatore (in questo esempio sul lato sinistro dell’orizzonte degli eventi come mostrato nelle figure). Nel terzo esempio, l’elevato momento angolare del buco nero causa un effetto aggiuntivo di deflessione dei raggi luminosi che deforma ulteriormente l’apparenza del piano equatoriale del disco di accrescimento modificando in maniera importante il suo aspetto. Insomma, il confronto delle immagini vere di Sgr A* con quelle fornite dalle simulazioni permetterà agli astronomi di rivelare come è orientato il sistema, di avere maggiori indizi sul moto di rotazione del buco nero e di derivare, dalla dimensione della sua silhouette, una nuova misura della sua massa.

Argomenti correlati

disco di accrescimento | Event Horizon Telescope | lente gravitazionale | Sagittarius A* | simulazioni numeriche

Post correlati

Ti può anche interessare ...