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Nel 2019, l’Event Horizon Telescope (EHT) ci ha fornito la prima immagine diretta di un buco nero. Era un’immagine potente, ma con pochi dettagli. Sembrava una ciambella arancione sfocata. In effetti, la cosa più importante della scoperta erano i dati e non l’immagine stessa. Come mostra uno studio recente, nei dati c’è molto di più di quello che abbiamo visto.
Una delle cose importanti dell’immagine EHT è che non mostra il bagliore del buco nero stesso. I buchi neri non emettono luce direttamente. E, a differenza delle immagini meno dettagliate che abbiamo di buchi neri supermassicci, il bagliore non è dovuto a getti di plasma o a un toroide di gas super caldo che circonda il buco nero stesso. Invece, l’immagine mostra la luce radio che è stata focalizzata dal buco nero.
Il buco nero in M87 è stato immerso nella luce del gas circostante, inclusa la luce radio. Quando un particolare raggio di luce passa vicino al buco nero, la deformazione dello spaziotempo fa cambiare leggermente direzione. Abbiamo visto più volte questa piccola deviazione della luce da stelle o galassie, ma vicino a un buco nero la luce può cambiare direzione in modo significativo. Può eseguire un loop per apportare una modifica ad angolo retto o addirittura tornare indietro nella direzione da cui proveniva. Più il percorso è vicino al buco nero, più radicale sarà il cambio di direzione.
La luce passa vicino al buco nero da tutte le direzioni, ma dalla nostra prospettiva possiamo vedere solo la luce che ci sta di fronte. Qualsiasi raggio di luce che gira intorno al buco nero e si dirige verso di noi dovremmo essere in grado di captarlo. Quello che succede è che il buco nero può agire come una lente molto forte. La luce può passare molto vicino al buco e concentrarsi direttamente su di noi. Quindi, quello che vediamo è un sottile cerchio di luce noto come anello fotonico. Una parte dell’anello sarà più luminosa poiché anche la rotazione del buco nero darà vita a una spinta di energia. La dimensione dell’anello dipende dalla massa del buco nero e la luminosità della regione più luminosa dipende dalla rotazione del buco.
Allora perché l’immagine EHT non mostra l’anello fotonico? Sfortunatamente, lo spazio tra noi e il buco nero non è completamente vuoto. C’è ancora una regione di gas freddo che la luce deve attraversare per raggiungerci. Parte della luce si perde lungo il percorso, il che rende l’immagine più sfocata di quanto vorremmo. È qui che entra in gioco il nuovo studio.
Il bagliore diffuso dell’immagine EHT ci mostra non solo il buco nero, ma anche il gas diffuso che circonda il buco nero. Il team osserva che ci sono essenzialmente due immagini all’interno dei dati EHT: una è dell’anello fotonico stesso e l’altra è del bagliore sfocato attorno ad esso. Utilizzando nuovi algoritmi di imaging, il team è stato in grado di separare i due, rivelando l’anello fotonico del buco nero.
È un ottimo esempio del potere di analizzare i dati in modi nuovi. Le moderne osservazioni astronomiche raccolgono così tanti dati che spesso hanno più informazioni di quanto sospettiamo. Man mano che impariamo a elaborare i dati in modo più efficiente, possiamo rivelare strati nascosti sotto la superficie.
