Gândiți-vă la privirea oamenilor către cer din vremurile trecute, când telescopul abia apărea și concepțiile despre univers se schimbau pe măsură ce noaptea înainta. Acum, aceeași curiozitate a ajuns la cote maxime: cercetători din Shanghai și CERN au refăcut o analiză realizată înainte ca Event Horizon Telescope să intre în funcțiune și au pus întrebarea dacă o generație viitoare de instrumente, inclusiv un telescop spațial construit pe principii asemănătoare, ar putea diferenția versiuni alternative ale teoriei gravitației studiind vecinătatea imediată a unei găuri negre.
Problema e că există multe teorii alternative ale gravitației, iar testarea fiecăreia ar dura o eternitate. Pentru a evita o listă interminabilă de ipoteze, echipa a adoptat un model parametric flexibil, cunoscut sub numele de metrică Konoplya–Rezzolla–Zhidenko. În loc să susțină un anume rival al relativității generale, acest model permite ajustări ale unor parametri care modifică comportamentul gravitației în limite prestabilite. Practic, au variat doi parametri în intervalul 0–1 pentru a obține patru configurații, pe care le-au comparat apoi cu soluția clasică a relativității generale, metricul Kerr, folosit ca reper pentru orizontul evenimentelor.
Folosind aceste cinci versiuni ale gravitației, cercetătorii au realizat simulări hidrodinamice tridimensionale ale mediului din jurul orizontului: materia care se prăbușește, câmpurile magnetice generate de ea și jeturile pe care aceste câmpuri le pot alimenta. Rezultatele seamănă cu imaginile deja produse de Event Horizon Telescope: un inel luminos cu o asimetrie pronunțată, în care o porțiune pare mai strălucitoare din cauza rotației găurii negre. Diferențele între variante nu sunt dramatice, dar sunt detectabile. O versiune mai extremă a generat un inel mai mic, dar mai strălucitor; alta a diminuat contrastul dintre partea luminoasă și cea mai întunecată a inelului. De asemenea, modelele au arătat variații în grosimea jeturilor produse.
Aceste nuanțe contează: dacă următoarea generație de instrumente va putea surprinde astfel de detalii, am obține o fereastră practică pentru testarea proprietăților gravitației în regimuri foarte puternice, acolo unde diferențele dintre teorii devin relevante. Observațiile nu ar condamna instantaneu o teorie sau alta, dar ar oferi parametri concreți pe baza cărora să excludem variantele puțin compatibile cu datele. Iar propunerea unui telescop spațial complementar rețelei terestre ar putea crește rezoluția și sensibilitatea necesare pentru a detecta aceste efecte subtile.
Metricile parametrice precum cea folosită de echipă funcționează ca un panou de controale: nu indică care teorie este corectă, dar arată ce s-ar întâmpla dacă ajustăm unul sau altul dintre parametri. Astfel, se economisesc timp și resurse: în loc să testezi fiecare ipoteză în parte, verifici ce tip de semnale ar produce o familie largă de modele și vezi dacă viitoarele imagini le pot diferenția. Concret, diferențele identificate includ variații în dimensiunea și luminozitatea inelului de materie din jurul orizontului și în grosimea jeturilor magnetice, toate semnale pe care un instrument mai sensibil le-ar putea surprinde.
Modelarea a combinat dinamica fluidelor, efectele magnetice și radiația emisă pentru a genera imagini sintetice apropiate de cele reale. Deși tehnologia actuală probabil nu ne permite să detectăm aceste mici variații, proiectele next‑gen pentru Event Horizon Telescope și ideea unui telescop spațial complementar fac plauzibilă apariția unor date mult mai detaliate în anii ce vin. Asta înseamnă că, în loc să ne bazăm exclusiv pe calcule teoretice, vom putea folosi observații pentru a trasa limite mai clare între predicțiile metricii Kerr și ale variantelor parametrice.
Simulările nu contrazic nimic definitiv în prezent, dar indică direcția de urmat: instrumente cu rezoluție și dinamică mai bune, campanii de observații coordonate și analize care compară strict imagini produse de modele diferite. Diferențele de contrast ale inelului sau de lățime a jeturilor pot părea fine, însă în astrofizică „fin” înseamnă adesea „esential”. Iar dacă un telescop spațial ar opera împreună cu rețeaua de la sol, am putea obține acele mici detalii care transformă speculațiile în teste științifice.
Metrici precum Konoplya–Rezzolla–Zhidenko sunt unelte utile pentru a transforma întrebări teoretice în predicții observabile. Următorul pas este unul tehnic: dacă inginerii și agențiile spațiale vor realiza instrumentele potrivite, datele viitoare ar putea impune limite concrete asupra parametrilor care descriu gravitația în regimuri extreme. Asta nu înseamnă că vom descoperi imediat o teorie alternativă, ci că vom ști mai clar ce variante rămân compatibile cu observațiile din jurul celor mai masive obiecte din univers.
E posibil ca peste un deceniu, cu telescoape mai sensibile, imagini care astăzi ne par aproape identice să dezvăluie diferențe subtile: un inel ușor mai mic, un contrast ușor redus sau un jet puțin mai îngust ar putea spune multe despre funcționarea gravitației la limite. Ce m-a impresionat la această metodă e simplitatea ideii: în loc să construim zeci de modele separate, variazăm câțiva parametri și observăm consecințele. Care dintre aceste schimbări crezi că ar fi cea mai ușor de confirmat prin observații: modificarea dimensiunii inelului, schimbarea contrastului sau variația lățimii jeturilor?
Fii primul care comentează