septiembre 18, 2021

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Per la prima volta è stata rilevata la luce dietro un buco nero

Per la prima volta, gli scienziati hanno rilevato la luce da dietro un buco nero, realizzando una previsione radicata nella teoria della relatività generale di Albert Einstein.

L’astrofisico della Stanford University Dan Wilkins e i suoi colleghi hanno osservato i raggi X emessi da un buco nero supermassiccio situato al centro di una galassia a 800 milioni di anni luce dalla Terra.

Questi bagliori di luce brillante non sono strani perché sebbene la luce non possa sfuggire da un buco nero, l’immensa gravità intorno ad esso può riscaldare il materiale a milioni di gradi. Questo può rilasciare onde radio e raggi X. A volte, questo materiale incandescente viene lanciato nello spazio da getti veloci, inclusi raggi X e raggi gamma.

Ma Wilkins ha notato lampi più piccoli di raggi X che si sono verificati in seguito ed erano di colori diversi – e provenivano dal lato opposto del buco nero.

Wilkins, autore dello studio e ricercatore presso il Kavli Institute for Particle Physics and Cosmology presso la Stanford University e lo SLAC National Accelerator Laboratory, ha dichiarato in una nota.

Tuttavia, la strana natura del buco nero ha reso possibile l’osservazione.

“Il motivo per cui possiamo vederlo è perché un buco nero sta distorcendo lo spazio, piegando la luce e avvolgendo campi magnetici attorno a sé”, ha detto.

Lo studio è stato pubblicato mercoledì scorso sulla rivista natura.

“Cinquant’anni fa, quando gli astrofisici iniziarono a speculare su come si sarebbe comportato un campo magnetico vicino a un buco nero, non avevano idea che un giorno avremmo potuto avere le tecniche per osservarlo direttamente e vedere in azione la teoria della relatività generale di Einstein”, ha detto. . Roger Blandford, coautore dello studio e Luke Blossom Professor presso il College of Humanities and Sciences e professore di fisica alla Stanford University, ha dichiarato in una nota.

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La teoria di Einstein, o l’idea che la gravità sia una materia che distorce lo spaziotempo, persistette per cento anni con nuove scoperte astronomiche.

Alcuni buchi neri contengono un alone o anello di luce brillante che si forma attorno al buco nero quando la materia vi cade dentro e viene riscaldata a temperature estreme. Questa luce a raggi X è un modo in cui gli scienziati possono studiare e mappare i buchi neri.

Quando il gas cade in un buco nero, può salire fino a milioni di gradi. Questo intenso riscaldamento fa sì che gli elettroni si separino dagli atomi, dando luogo a un plasma magnetico. Le forti forze gravitazionali del buco nero fanno sì che questo campo magnetico si archi sopra il buco nero e ruoti fino a rompersi.

La prima immagine di un buco nero supporta la teoria della relatività di Einstein

Questo non è diverso dalla corona solare o dalla calda atmosfera esterna. La superficie del Sole è ricoperta da campi magnetici, che causano la formazione di anelli e pennacchi mentre interagiscono con le particelle cariche nella corona solare. Questo è il motivo per cui gli scienziati chiamano l’anello attorno ai buchi neri un alone.

“Questo campo magnetico che viene vincolato e poi cattura vicino al buco nero riscalda tutto ciò che lo circonda e produce questi elettroni ad alta energia che poi producono raggi X”, ha detto Wilkins.

Mentre studiava i bagliori di raggi X, Wilkins osservò lampi più piccoli. Lui e i suoi colleghi ricercatori si sono resi conto che i bagliori di raggi X più grandi venivano riflessi e “curvati attorno al buco nero dalla parte posteriore del disco”, consentendo loro di vedere il lato opposto del buco nero.

Gli astronomi hanno visto una stella danzare intorno a un buco nero.  Ciò dimostra che la teoria di Einstein era corretta

“Ho costruito previsioni teoriche su come potrebbero suonare questi echi per alcuni anni”, ha detto Wilkins. “Li avevo già visti nella teoria che stavo sviluppando, quindi non appena li ho visti nelle osservazioni del telescopio, sono stato in grado di capire la connessione”.

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Le osservazioni sono state effettuate utilizzando due telescopi a raggi X spaziali: il NuSTAR della NASA e l’XMM-Newton dell’Agenzia spaziale europea.

Sarà necessario un maggiore monitoraggio per comprendere la corona del buco nero e il prossimo osservatorio a raggi X dell’Agenzia spaziale europea, chiamato Athena, verrà lanciato nel 2031.

“Ha uno specchio molto più grande di quello che abbiamo mai avuto su un telescopio a raggi X e ci consentirà di ottenere immagini a risoluzione più elevata in tempi di osservazione molto più brevi”, ha affermato Wilkins. “Quindi l’immagine che stiamo iniziando a ottenere dai dati in questo momento diventerà molto più chiara con questi nuovi osservatori”.