Un team di ricerca della Corea del Sud sta progettando una costellazione di satelliti con l’obiettivo ambizioso di rivoluzionare l’osservazione dei buchi neri. Il progetto, nato da un’idea del professore di astronomia esperto di buchi neri Sascha Trippe della Seoul National University, grazie alla cooperazione tra istituzioni scientifiche e ingegneristiche, punta a superare i limiti degli attuali osservatori terrestri e spaziali nel rilevare e studiare questi misteriosi oggetti celesti.
I buchi neri infatti, sono tra gli oggetti più complessi da studiare: la loro natura estrema e il fatto che non emettano luce visibile rendono necessarie tecnologie sofisticate per osservare gli effetti che esercitano sullo spazio circostante.
La costellazione sudcoreana proposta dai ricercatori, denominata Capella, intende affrontare queste sfide utilizzando una combinazione di telescopi a raggi X e osservatori radio distribuiti nello spazio. Questa configurazione potrebbe consentire di mappare i buchi neri con una precisione senza precedenti, migliorando la nostra comprensione non solo di questi oggetti, ma anche del loro ruolo nell’evoluzione dell’Universo.
Le sfide attuali per l’osservazione dei buchi neri
Le immagini iconiche dei buchi neri, come quella del 2019 che ha rivelato il buco nero supermassiccio nella galassia Messier 87, e quella successiva del 2022 che ha mostrato Sagittarius A*, al centro della Via Lattea, rappresentano pietre miliari nella ricerca spaziale. Tuttavia, per gli scienziati, queste immagini rimangono incomplete. Nonostante abbiano confermato l’esistenza dei buchi neri e il loro comportamento gravitazionale estremo, mancano di dettagli fondamentali che potrebbero far luce su fenomeni chiave, come i getti di gas espulsi a velocità relativistiche.
Il principale strumento utilizzato per queste osservazioni è l’Event Horizon Telescope (EHT), una rete globale di radiotelescopi che simula un osservatorio planetario grazie alla tecnica della Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Questo metodo permette di ottenere un dettaglio senza precedenti, ma presenta limiti significativi. Trippe ha spiegato che ogni coppia di antenne misura solo un punto dell’immagine target alla volta, creando un mosaico incompleto che richiede un’elaborazione intensiva. Il risultato è un’immagine parziale, che non cattura le strutture più piccole o le dinamiche dei buchi neri.
Ad esempio, il potente getto di gas che fuoriesce dal buco nero di Messier 87, visibile in altre lunghezze d’onda, non appare nell’immagine del 2019. E questo getto rappresenta un aspetto cruciale per comprendere come i buchi neri interagiscano con l’ambiente circostante.
L’impossibilità di osservarlo con l’EHT sottolinea la necessità di tecnologie più avanzate per superare questi limiti. La nuova costellazione satellitare coreana, progettata per offrire una copertura più uniforme e dettagliata, potrebbe colmare queste lacune.
Il progetto Capella
La costellazione satellitare Capella proposta da Trippe e dai suoi colleghi rappresenta un approccio innovativo per superare i limiti dell’osservazione terrestre dei buchi neri. Misurare le emissioni radio a frequenze più alte, che corrispondono a lunghezze d’onda più corte, consentirebbe di ottenere immagini con una risoluzione significativamente migliore. Tuttavia, questa radiazione non può essere osservata dalla superficie terrestre, poiché il vapore acqueo presente nell’atmosfera assorbe gran parte di questi segnali. La soluzione proposta è una rete di radiotelescopi satellitari in orbita bassa, libera dai limiti dell’atmosfera.
La configurazione della costellazione Capella prevede quattro satelliti posizionati a un’altitudine compresa tra 450 e 600 km. Questo sistema orbitante, grazie alla tecnica dell’interferometria, potrebbe raggiungere una risoluzione molto superiore rispetto all’EHT, sfruttando un diametro virtuale maggiore rispetto alla rete terrestre. Inoltre, la capacità dei satelliti di muoversi intorno al pianeta diverse volte al giorno consentirebbe di eliminare i “vuoti” di misurazione tipici della rete EHT, migliorando significativamente la qualità dei dati raccolti.
Il sistema potrebbe quindi studiare in dettaglio i processi che avvengono nei pressi dell’orizzonte degli eventi dei buchi neri, come la formazione dei getti relativistici. Inoltre, sarebbe in grado di analizzare le strutture interne degli anelli luminosi che circondano i buchi neri e misurare con maggiore precisione le loro masse, soprattutto in galassie vicine.
Tecnologie avanzate per una nuova era di ricerca sui buchi neri
Uno degli ostacoli principali alla realizzazione di sistemi di osservazione spaziale come la costellazione Capella è la complessità delle tecnologie richieste. Le antenne dei radiotelescopi, necessarie per ricevere segnali a lunghezze d’onda radio, sono generalmente molto grandi, il che rende difficile lanciarle e dispiegarle nello spazio. Tuttavia, recenti progressi tecnologici hanno reso possibile costruire radiotelescopi più compatti e leggeri. Trippe e il suo team stimano che ogni satellite della costellazione potrebbe avere le dimensioni di un bus satellitare di circa 500 kg, mantenendo costi relativamente contenuti.
L’intero progetto, inclusa la costruzione, il lancio e la gestione dei satelliti, è stimato a meno di 500 milioni di dollari. Questo rende la missione accessibile rispetto ai tradizionali osservatori spaziali. La recente formazione della Korea Aerospace Administration (KASA) rappresenta un’opportunità chiave per finanziare l’iniziativa: secondo Trippe, l’agenzia coreana deciderà nel 2026 se supportare il progetto, che potrebbe essere operativo già all’inizio degli anni ’30.
Se finanziato, il sistema Capella non solo amplierebbe significativamente la capacità di osservare i buchi neri, ma segnerebbe anche un passo avanti nell’uso di costellazioni satellitari per l’astrofisica a livello avanzato.
L’articolo di Trippe e colleghi che spiega il concept del progetto è reperibile qui su ArXiV.
