La luce si comporta in maniera affascinante, impiegando tempo per viaggiare attraverso l’universo. Questo concetto fondamentale ci porta a comprendere che quando alziamo lo sguardo verso il vasto cielo, non osserviamo solo attimi di realtà, ma racconti di storie passate. I fotoni che riusciamo a captare con i nostri telescopi svelano i dettagli del loro itinerario. Questo principio diventa ancora più evidente quando consideriamo l’interazione della gravità, che distorce e curva il tragitto della luce. Recenti ricerche ci offrono nuove opportunità per studiare i buchi neri utilizzando questa peculiarità del comportamento luminoso.
In prossimità di un buco nero, i nostri concetti di come la luce si muove subiscono una profonda modifica. Considerando un lampo di luce in uno spazio vuoto, possiamo facilmente percepire come essa si espanda in tutte le direzioni, simile alle onde generate in uno stagno. Tuttavia, se osserviamo quel lampo da una grande distanza, sappiamo che la luce ha viaggiato lungo una linea retta per raggiungerci. Questa notazione, tuttavia, non regge vicino a un buco nero.
La gravità esercitata da un buco nero è così potente che la luce non si muove mai in linea retta. Se un lampo si verifica nelle vicinanze di un buco nero, una parte della luce viaggia direttamente verso di noi, mentre un’altra si allontana, per poi essere attratta gravitazionalmente attorno al buco nero, dirigendosi infine nella nostra direzione. Altre particelle di luce possono compiere uno o più giri attorno al buco nero prima di raggiungerci. Ogni percorso di viaggio implica una diversa distanza percorsa dalla luce, il che si traduce in un arrivo a tempi diversi. Così, anziché osservare un singolo lampo, potremmo cogliere echi del lampo per ciascun tragitto.
In teoria, poiché ogni eco deriva da un cammino differente, la tempistica di questi echi con la loro diversità permetterebbe una mappatura più dettagliata della regione circostante un buco nero. Gli echi potrebbero fornire informazioni non solo sulla massa e il movimento del buco nero, ma anche aiutare a testare i limiti della relatività generale. Tuttavia, le osservazioni attuali presentano il problema che gli echi si sovrappongono nella raccolta dati, rendendo difficile la distinzione tra di essi.
È qui che entra in gioco questo nuovo studio. I ricercatori propongono di osservare un buco nero utilizzando due telescopi, uno situato sulla Terra e l’altro nello spazio. Ogni strumento avrebbe una visione leggermente differente del buco nero. Attraverso l’interferometria a lungo raggio, i due tipi di dati potrebbero essere correlati per distinguere gli echi. Nel loro lavoro, il team ha simulato decine di migliaia di situazioni di echi luminosi provenienti da un buco nero supermassiccio, paragonabile a quello della galassia M87. Hanno dimostrato che l’interferometria può essere impiegata per identificare echi luminosi correlati.
Costruire un simile interferometro rappresenterebbe una sfida, ma è certamente alla nostra portata ingegneristica. Forse, in un futuro non troppo lontano, saremo in grado di osservare echi di luce, permettendoci di esplorare i buchi neri e alcuni dei misteri più profondi legati alla gravità.
Riferimento: Wong, George N., et al. “Misurare gli Echi di Luce dei Buchi Neri con l’Interferometria a Lunga Baseline.” The Astrophysical Journal Letters 975.2 (2024): L40.