Tracciare le eco della luce
I buchi neri supermassivi sono enormi concentrazioni di materia, del peso pari a miliardi di volte la massa del Sole. Una piccola frazione di questi buchi neri si alimenta del materiale presente nelle zone limitrofe a velocità straordinarie, dando origine a un disco di materiale disposto a spirale attorno al buco nero. Riscaldato dall’attrito interno che raggiunge milioni di gradi, il materiale di accrescimento irradia abbondantemente a lunghezze d’onda ultraviolette, di raggi X e ottiche, che rendono questi oggetti visibili nella quasi totalità dell’universo osservabile. Gli astronomi impegnati nel progetto REVERB_MASS (“Advancements in black hole physics with echo mapping experiments”) si sono attivati concentrandosi particolarmente sul rilevamento dei cambiamenti nell’irradiamento dalle parti più interne dei dischi di accrescimento e la materia circostante. Hanno ricercato e trovato il “riverbero”, vale a dire la luce emessa dal disco di accrescimento e poi assorbita e riemessa dalla materia circostante. I due segnali vengono rilevati in modo indipendente e separato attraverso un ritardo che fornisce ai ricercatori la distanza fisica tra il disco di accrescimento e la materia circostante. Gli astronomi esaminano l’ampliamento del segnale della linea di emissione echeggiato (o riverberato) dagli atomi di idrogeno e di carbonio ionizzato allo scopo di misurare la velocità della materia circostante. Mediante i dati ricavati dal telescopio spaziale Hubble, dalla Sloan Digital Sky Survey e dal Grande telescopio binoculare a terra, gli scienziati di REVERB_MASS hanno provato nuovi metodi per combinare le velocità e le distanze della materia che circonda il buco nero per stimare la massa dei buchi neri con una precisione superiore a quanto sia mai stato possibile prima. Inoltre, per la quantificazione del ritardo, gli esperti hanno condotto analisi utilizzando osservazioni fotometriche al posto di quelle spettroscopiche impiegate tradizionalmente, che consentono di suddividere la luce in base alle lunghezze d’onda, proprio come un prisma divide la luce bianca in colori dello spettro, ma con una precisione molto superiore. Progressi simili registreranno profonde implicazioni nell’ambito dell’applicazione di tali metodi per un gran numero di buchi neri in accrescimento ed estremamente distanti, la cui luce si presta a essere osservata con il prossimo Large Synoptic Survey Telescope. Per utilizzare questi metodi nel caso di specie atomiche multiple della materia intorno a buchi neri molto distanti, sono stati proposti e realizzati nuovi programmi di mappatura dei riverberi, grazie allo spettrometro sul Very Large Telescope in Cile. Tali studi daranno impulso alla scienza dei buchi neri supermassivi in accrescimento in una nuova era fondamentale per la mappatura. I risultati del progetto REVERB_MASS sono riportati in quattro documenti pubblicati in giornali internazionali a revisione paritaria.