RISOLUZIONE SEI VOLTE MIGLIORE GRAZIE AL VLBI SPAZIALE

Nei dettagli dell’ombra del buco nero

La nuova frontiera dell’osservazione dei buchi neri si chiama Event Horizon Imager, un sistema di radiotelescopi posizionati nello spazio che permetterà di raggiungere una risoluzione angolare di 4 microarcosecondi. Ne abbiamo parlato con Luciano Rezzolla, principal investigator di BlackHoleCam

Modello di Sgr A* usato per simulare un’osservazione con la tecnica Vlbi. Crediti: Moscibrodzka (BhCam, Radboud University), Akiyama (Mit)

La settimana scorsa, su queste pagine, abbiamo dato notizia di un articolo che illustra come il Vlbi spaziale potrà migliorare la qualità delle future “fotografie” ai buchi neri. Per approfondire l’argomento, abbiamo ora intervistato Luciano Rezzolla, astrofisico della Goethe University di Francoforte e principal investigator di BlackHoleCam, sull’Event Horizon Imager (Ehi): un sistema di radiotelescopi posizionati nello spazio pensato esattamente per raggiungere risoluzioni angolari superiori, e riuscire così a scorgere ulteriori dettagli che ci permetteranno di testare ancora meglio la teoria della relatività generale di Einstein.

Event Horizon Imager permetterà di aumentare la risoluzione angolare delle osservazioni estendendo la linea di base dei radiotelescopi coinvolti nell’osservazione. Di quanto migliorerà?

«La risoluzione che Ehi raggiungerà è dell’ordine di 4 microarcosecondi. Questa risoluzione deve essere confrontata con in 23 microarcosecondi di Eht. Messa in confronto con le dimensioni del diametro dell’ombra, una risoluzione di questo genere corrisponde a circa l’8 per cento del diametro dell’ombra».

Oltre a Sagittario A* e M87*, Ehi potrà osservare altri cinque buchi neri: quali?

«Altre sorgenti di interesse sono M104 e Cen A, le cui masse stimate sono rispettivamente 1 miliardo e 50 milioni di masse solari. Dal momento che sono a distanze di 10 e 4 Mpc rispettivamente, le dimensioni angolari proiettate sul cielo sono di 2 e 0.25 microarcosecondi. Queste dimensioni vanno confrontate con quelle di Sag A* e M87* che sono rispettivamente 10 e 7.6. In altre parole, Cen A è 30 volte più piccolo di M87, mentre M104 è “solo” 4 volte più piccolo».

Quali saranno i candidati più probabili per le prime osservazioni con Ehi?

«I nostri candidati principali rimarrebbero M 87* e Sgr A*. Tuttavia, gli altri due candidati menzionati prima sarebbero chiare alternative. Dal momento che le loro dimensioni proiettate sul cielo sarebbero di circa 2 microarcosecondi (e anche meno), si tratta di osservazioni al limite di quello che è tecnologicamente possibile».

Luciano Rezzolla. Crediti: J. Lecher, Goethe University

Rispetto all’osservazione fatta con il Vlbi a Terra, l’osservazione fatta con quello spaziale – o con un Vlbi ibrido – presenta possibilità di errori sistematici aggiuntivi?

«Le osservazioni saranno comunque nella banda radio millimetrica e submillimetrica, dove ci si aspetta che la contaminazione di altre sorgenti sia piccola. Quello che bisogna comunque ricordare che si tratta di osservazioni ad altissima risoluzione, e quindi la contaminazione viene fondamentalmente da sorgenti vicino all’obiettivo delle osservazioni».

Con quale accuratezza occorre conoscere la posizione e la velocità dei satelliti per poter compiere osservazioni Vlbi dallo spazio? 

«Questa è un’ottima domanda e le nostre stime, che sono ancora abbastanza preliminari, indicano che il livello di precisione nella conoscenza del vettore di baseline (ossia quello tra due satelliti) deve essere di circa 20 cm. La sua derivata temporale (a cui è quindi associata la velocità relativa tra i satelliti) deve essere molto più grande, di circa 0.01 mm/s».

Quali potrebbero i tempi di realizzazione di questo progetto?

«Avrei bisogno di una sfera di cristallo per poter rispondere a questa domanda… Da un punto di vista tecnologico non vediamo enormi ostacoli ma, come sempre per missioni di tipo spaziale, i tempi di realizzazione si misurano in decadi. Questo, ovviamente, se tutto va per il meglio e si vince l’enorme competizione che circonda il lancio di missioni astronomiche nello spazio».