Un fisico teorico risolve come l’universo si sta invertendo vicino a un buco nero | Astronomia e fisica

È noto che i buchi neri sono oggetti compatti in cui i percorsi della luce sono drammaticamente piegati a causa della curvatura dello spaziotempo. Mentre la luce stessa non può sfuggire alla massa centrale sull’orizzonte degli eventi, la luce può orbitare attorno al buco nero ad altre distanze. Questo fenomeno può consentire a un osservatore remoto di vedere più versioni dello stesso oggetto. Sebbene questo sia noto da anni, solo i fisici teorici ora hanno una soluzione matematica esatta.

Da qualsiasi punto al di fuori dell’orizzonte degli eventi di un buco nero, ci sono un numero infinito di percorsi di luce per l’osservatore; Ciascuno di questi percorsi differisce nel numero di orbite attorno al buco nero e nella sua vicinanza all’orbita dell’ultimo fotone. Credito immagine: Sci-News.com/Zdeněk Bardon/ESO.

Una galassia lontana brilla in tutte le direzioni: parte della sua luce si avvicina al buco nero ed è leggermente deviata; Qualche luce si avvicina al buco e gira una volta prima di scappare a noi, e così via” Albert Snipin, uno studente del Center for Cosmic Dawn e del Niels Bohr Institute dell’Università di Copenhagen.

“Guardando da vicino un buco nero, vediamo sempre più versioni della stessa galassia e più ci avviciniamo al bordo del buco che stiamo guardando”.

“Quanto lontano da un’immagine devi guardare il buco nero per vedere il prossimo? Risultato era conosciuto Per più di quattro decenni, e circa 500 volte.”

“Il calcolo di questo è così complesso che, fino a poco tempo fa, non avevamo sviluppato un’intuizione matematica e fisica sul perché fosse un fattore così esatto”.

Con una semplice soluzione numerica e un’analisi turbolenta, Sneppen è riuscito a dimostrare il perché.

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“C’è qualcosa di fantasticamente meraviglioso nel capire ora perché le immagini si ripetono in modo così elegante”, ha detto.

Inoltre, fornisce nuove opportunità per testare la nostra comprensione della gravità e dei buchi neri.

La luce dello sfondo della galassia circonda il buco nero un numero crescente di volte, e più si avvicina al buco, e quindi l'osservatore vede la stessa galassia in più direzioni.  Credito immagine: Peter Laursen.

La luce dello sfondo della galassia circonda il buco nero un numero crescente di volte, e più si avvicina al buco, e quindi l’osservatore vede la stessa galassia in più direzioni. Credito immagine: Peter Laursen.

Il nuovo metodo può anche essere generalizzato ai buchi neri rotanti.

“Si scopre che quando il buco nero ruota molto velocemente, non devi più avvicinarti di un fattore di 500, ma molto meno”, ha detto Snipin.

“In effetti, ogni immagine ora è solo 50 o 5, o anche solo due volte più vicina al bordo del buco nero”.

Dover guardare 500 volte più vicino al buco nero per ogni nuova immagine significa che le immagini vengono rapidamente “compresse” in un’unica immagine.

“In pratica, sarebbe difficile vedere così tante immagini”, ha detto.

“Ma quando i buchi neri ruotano, c’è più spazio per immagini aggiuntive, quindi possiamo sperare di confermare la teoria osservando in un futuro non troppo lontano”.

In questo modo, possiamo imparare non solo i buchi neri, ma anche le galassie dietro di loro.

“Il tempo per far viaggiare la luce aumenta, più volte deve orbitare attorno al buco nero, quindi le immagini vengono sempre più ritardate”.

“Ad esempio, se una stella a forma di supernova esplodesse in una galassia sullo sfondo, si sarebbe in grado di vedere quell’esplosione più e più volte”.

Il uno studio È stato pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici.

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A. Sneppen. 2021. Riflessioni contrastanti attorno alla sfera di fotoni di un buco nero. rappresentante della scienza 11, 14247; doi: 10.1038/s41598-021-93595-w

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