Nuovi strumenti per analizzare la radiazione nei pressi dei buchi neri

I processi di radiazione che avvengono vicino ai buchi neri ci dicono molte cose sulla fisica in condizioni estreme, condizioni che nemmeno le più avanzate installazioni sperimentali possono ricreare. Costituiscono anche un’opportunità unica per testare la teoria della relatività di Einstein nel regime del campo forte.

Usando i dati della missione satellitare per i raggi X XMM-Newton dell’Agenzia spaziale europea, l’Osservatorio Europeo Australe e altre fonti rilevanti, il progetto STRONGGRAVITY (Probing Strong Gravity by Black Holes Across the Range of Masses) ha lo scopo di capire meglio questi processi di radiazione. Il dott. Michal Dovciak, insieme al suo team presso l’Istituto astronomico dell’Accademia delle scienze ceca, ha passato gli ultimi quattro anni analizzando e interpretando osservazioni spettrali a multi-lunghezze d’onda e a tempi veloci di sistemi contenenti buchi neri al fine di approfondire tali conoscenze.

Si spera che i nuovi strumenti del progetto, che sono in grado di calcolare le proprietà spettrali, di tempo e di polarizzazione delle radiazioni in prossimità di un buco nero, saranno utili non solo nel campo dell’astrofisica, ma anche per permettere nuova ricerca e nuove idee scientifiche in Europa e oltre.

Perché è importante capire meglio i processi di radiazione vicino ai buchi neri?

I buchi neri sono conosciuti abbastanza bene in quanto oggetti matematici, ma ci sono ancora molti misteri su come si comportano in quanto oggetti astrofisici. In che modo interagiscono con ciò che li circonda al centro delle galassie? In che modo si alimentano della materia circostante e qual è la natura del loro accrescimento? Quali sono le cause delle fuoriuscite attraverso le quali alimentano la galassia ospite?

Tutte le informazioni che possiamo ottenere sui buchi neri come oggetti astrofisici hanno origine dalle radiazioni presenti nelle immediate vicinanze, specialmente quelle con un’energia molto alta. Ci concentriamo quindi principalmente sui raggi X. Dobbiamo decifrare tutti i processi che creano o influenzano questa radiazione per capire meglio cosa succede, più in particolare, di quali componenti sono fatti questi sistemi (disco di accrescimento, corona, venti, ecc.), quali sono le loro proprietà e in che modo interagiscono tra di loro.

Su quali tipi di buchi neri state concentrando il vostro interesse e perché?

Ci stiamo concentrando su numerosi fonti attive di nuclei galattici – ognuna delle quali ospita un buco nero supermassiccio con una massa nell’ordine di milioni o miliardi di masse solari – e un paio di buchi neri di origini stellari nella nostra galassia.

Una particolare fonte di interesse è Sgr A* – il buco nero supermassiccio ma quieto al centro della nostra galassia. Ci siamo concentrati sulle specie più attive di buchi neri, perché ci forniscono la più grande quantità possibile di informazioni per studiarli.

Quali sono secondo lei i più importanti risultati ottenuti dal progetto?

Abbiamo sviluppato alcuni nuovi strumenti e modelli sofisticati e abbiamo migliorato quelli esistenti. Questi strumenti e modelli sono usati adesso dagli astronomi per capire molto meglio i dati che vengono da osservazioni da terra o via satellite.

Usando questi strumenti, abbiamo rilevato per esempio il primo indizio della precessione relativistica dell’orbita di una delle stelle che sono più vicine al buco nero centrale della Via Lattea.

In che modo questi nuovi strumenti contribuiscono a missioni future come ATHENA?

Li abbiamo già usati per definire l’argomento scientifico “Gli ambienti vicini ai buchi neri supermassicci” per la missione ATHENA. Abbiamo simulato osservazioni con diversi strumenti della missione per stimare le loro prestazioni in diverse possibili configurazioni. I due obiettivi principali in questo tema consistono nel misurare la rotazione del buco nero con la riflessione dei raggi X dal disco di accrescimento e la geometria della corona del disco di accrescimento attraverso studi di riverbero di raggi X.

In che modo la comunità scientifica può avere accesso ai vostri strumenti per usarli?

Abbiamo una pagina web dedicata sul nostro sito web dove gli strumenti sono offerti insieme alla documentazione su come usarli.

Quali obiettivi rimangono ancora da raggiungere prima della conclusione del progetto?

Ci sono diversi sottoprogetti che devono ancora essere completati e ci piacerebbe ultimarli prima della fine del progetto. Stiamo ancora lavorando sui calcoli dell’influenza che la corona ha sull’emissione del disco di accrescimento, stiamo migliorando il codice per gli studi di riverbero dei raggi X e ci piacerebbe terminare il modello di riflesso per i binari di buchi neri galattici.

STRONGGRAVITY
Sito web del progetto