Questo esperimento, che ha usato l'ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e altre strutture, lascia intendere che in futuro si potranno realizzare immagini di buchi neri il 50% più dettagliate di quanto ottenuto finora.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista The Astronomical Journal.


Evoluzione della tecnica

Nel 2019 erano state pubblicate alcune immagini di M87*, il buco nero supermassiccio al centro della galassia M87 e, nel 2022 di Sgr A*, il buco nero al centro della nostra galassia, la Via Lattea. Queste erano state realizzate collegando diversi osservatori radio in tutto il pianeta, utilizzando una tecnica chiamata interferometria a base molto lunga (VLBI, "very long baseline interferometry"), in modo da formare un singolo telescopio virtuale delle "dimensioni della Terra". Ora, poiché l'EHT già usa questa tecnica, si è pensato di aumentare la risoluzione del telescopio osservando la luce a una lunghezza d'onda più corta.

"Con l'EHT, abbiamo visto le prime immagini di buchi neri usando osservazioni a lunghezza d'onda di 1,3 mm ma l'anello luminoso, formato dalla luce che si piega a causa della gravità del buco nero, sembrava ancora sfocato perché eravamo ai limiti assoluti della possibilità di rendere nitide le immagini", afferma nel comunicato il co-responsabile dello studio Alexander Raymond, in precedenza ricercatore post-dottorato presso il Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) e ora presso il Jet Propulsion Laboratory, entrambi negli Stati Uniti. "A 0,87 mm, le immagini saranno più nitide e dettagliate e ciò rivelerà probabilmente nuove proprietà, sia quelle che erano state precedentemente previste sia forse alcune che non lo erano".

L'utilizzo della tecnica VLBI a questa lunghezza d'onda ha sempre presentato sfide che hanno richiesto tempo e progressi tecnologici per essere superate.
Per esempio, il vapore acqueo nell'atmosfera assorbe le onde luminose a 0,87 mm molto più di quanto non faccia a 1,3 mm, rendendo più difficile per i radiotelescopi ricevere i segnali dei buchi neri alla lunghezza d'onda più corta. In generale, il progresso per il VLBI verso lunghezze d'onda più corte è stato più impegnativo a causa delle turbolenze atmosferiche sempre più pronunciate e accumulo di rumore a tali frequenze, oltre all'impossibilità di controllare le condizioni meteorologiche globali durante le osservazioni.


La dimostrazione pratica

Per dimostrare di essere in grado di osservare a 0,87 mm la Collaborazione ha condotto osservazioni di prova di galassie distanti e luminose a questa lunghezza d'onda, senza attivare l'intero schieramento EHT.

In questo esperimento pilota, la Collaborazione ha ottenuto osservazioni con dettagli fino a 19 microarcosecondi, corrispondente alla massima risoluzione mai ottenuta dalla superficie della Terra. Tuttavia, dato che non sono state utilizzate abbastanza antenne, i dati non sono stati sufficienti a ricostruire le immagini delle galassie.

event horizon telescop

La collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) ha effettuato le prime rilevazioni di interferometria a base molto lunga (VLBI) a 345 GHz dalla superficie della Terra. Il nuovo esperimento ha utilizzato due piccoli sottoarray dell'EHT, composti da ALMA e dall'Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) in Cile, dal telescopio IRAM da 30 metri in Spagna, dal NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Francia, dal Submillimeter Array (SMA) sul Mauna Kea alle Hawaii e dal Greenland Telescope, per effettuare misurazioni con una risoluzione di soli 19 microarcosecondi. Credito: CfA/SAO, Mel Weiss

 

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Gli astronomi sono fiduciosi e ritengono che, con questa nuova tecnica, in futuro si potrà mettere a fuoco più nitidamente la regione immediatamente al di fuori del confine dei buchi neri supermassicci vicini.

Con l'intera schiera, l'EHT potrebbe vedere dettagli piccoli fino a 13 microarcosecondi. Ciò significa che, a 0,87 mm, si potranno ottenere immagini con una risoluzione circa il 50% superiore rispetto a quella delle immagini di M87* e SgrA* da 1,3 mm pubblicate in precedenza. Inoltre, si riusciranno a osservare anche buchi neri più distanti e più deboli.

"Osservare i cambiamenti nel gas circostante a diverse lunghezze d'onda ci aiuterà a risolvere il mistero di come i buchi neri attraggono e accumulano materia e di come possono lanciare potenti getti su distanze galattiche", ha detto Sheperd "Shep" Doeleman, direttore fondatore dell'EHT,  astrofisico presso il CfA e co-responsabile dello studio.