4.6 Come la corteccia si manifesta e “parla”: anelli, polarizzazione e sincronie comuni

Indice ／ Capitolo 4: Buchi neri

Nota per il lettore. Questo paragrafo è rivolto a chi possiede basi sull’osservazione dei buchi neri e sulla fisica del vicino-orizzonte. Mettiamo in corrispondenza i segnali osservati con i loro meccanismi e forniamo criteri pratici per riconoscimento e verifica.

I. Segnali nel piano immagine: anello principale, sub-anelli e settore brillante persistente

1. Anello principale — forte accumulo da ritorni multipli presso la banda critica
   • Fenomenologia: un anello luminoso avvolge un’ombra centrale. Il raggio resta quasi costante tra epoche diverse, mentre lo spessore varia con l’azimut.
   • Meccanismo: lungo la linea di vista attraverso la corteccia tensiva, la luce subisce piegature ripetute vicino alla banda critica. Radenti, ritorni multipli e cammini lunghi si sommano geometricamente. Quando la zona emissiva sfiora la banda, l’energia si accumula lungo la vista e forma un anello stabile. Il raggio segue la posizione media della banda (quindi è stabile); lo spessore dipende dal ritiro locale e dal numero di strati di ritorno (quindi è anisotropo).
   • Identificazione: dopo ricostruzione incrociata, adattare un modello d’anello semplice e confrontare i raggi tra notti e frequenze; controllare fase e ampiezza di chiusura per escludere artefatti di array.
2. Sub-anelli — serie più profonda di ordini di ritorno
   • Fenomenologia: all’interno dell’anello principale compaiono anelli concentrici più sottili e deboli; richiedono maggiore dinamica.
   • Meccanismo: alcune traiettorie compiono uno o più ritorni aggiuntivi nella banda e fuggono attraverso piccole finestre di ritiro. Ordini di ritorno diversi si proiettano come anelli secondari più interni, fini e tenui.
   • Identificazione: cercare un secondo minimo poco profondo nella curva di visibilità; sottrarre un modello dell’anello principale e verificare un residuo ad anello positivo; la co-localizzazione multibanda accresce la fiducia.
   • Avvertenze: escludere code da scattering e artefatti di deconvoluzione; affidarsi alle grandezze di chiusura e alla coerenza fra algoritmi.
3. Settore brillante persistente — “punto debole” statistico di criticità ridotta
   • Fenomenologia: un settore dell’anello rimane più brillante con posizione quasi fissa e contrasto misurabile.
   • Meccanismo: il taglio nella zona di transizione allinea ondulazioni microscopiche e crea un corridoio sub-critico a banda; qui la corteccia cede più facilmente. La resistenza efficace verso l’esterno diminuisce, l’energia dei ritorni multipli sfugge meglio e il settore resta luminoso.
   • Identificazione: rinforzo stabile allo stesso azimut su più notti e bande, spesso co-localizzato con strutture di polarizzazione a bande.
   • Avvertenze: variare modelli iniziali e copertura uv per evitare che il settore “segua l’algoritmo”; se l’azimut deriva con la configurazione d’immagine, serve cautela.

II. Trame di polarizzazione: torsione regolare e inversioni a banda

1. Torsione regolare — proiezione di una geometria allineata dal taglio
   • Fenomenologia: l’EVPA varia in modo continuo lungo l’anello, spesso quasi monotono per tratti.
   • Meccanismo: la zona di transizione raddrizza le ondulazioni in strisce orientate. L’EVPA osservato deriva dall’orientazione delle strisce e dalla propagazione locale; al variare dell’azimut la proiezione cambia senza bruschi salti, da cui la torsione regolare.
   • Identificazione: mappare la misura di rotazione, rimuovere la rotazione di Faraday di primo piano e campionare l’EVPA lungo l’anello per tracciare EVPA vs azimut; attesa una curva regolare.
2. Inversioni a banda — impronte strette di corridoi di riconnessione e inversioni d’orientazione
   • Fenomenologia: una o più bande strette mostrano rapida inversione dell’EVPA con riduzione della frazione polarizzata; spesso compare una striscia co-localizzata in intensità totale.
   • Meccanismo: in corridoi di riconnessione attiva o in salti di taglio la direzione dominante si inverte su piccole scale, oppure componenti con orientazioni opposte si sommano sulla stessa linea di vista. Il vettore netto ruota e la frazione cala.
   • Identificazione: posizioni coerenti tra bande vicine; larghezza dell’inversione nettamente minore di quella dell’anello; frequente co-localizzazione con i margini del settore brillante o con corridoi di taglio.
   • Avvertenze: rimuovere Faraday per estrapolazione multibanda e verificarne la persistenza; controllare le perdite strumentali di polarizzazione.

III. “Voci” temporali: gradino comune ed envelope di echi

1. Gradino comune — gating sincronizzato dell’intera banda critica
   • Fenomenologia: dopo de-dispersione e allineamento, curve multibanda saltano o spezzano quasi nello stesso istante.
   • Meccanismo: un evento forte spinge lievemente verso il basso la corteccia tensiva e riduce per poco la soglia critica. L’energia dei ritorni multipli fuoriesce più facilmente in quasi tutte le bande. Trattandosi di effetto geometrico e non dispersivo, la sincronia è inter-banda.
   • Identificazione: correlare i residui dopo l’allineamento; ci si attende un picco significativo a ritardo nullo, indipendente dalla frequenza. Nelle immagini coeve, spesso si osserva il rafforzamento del settore brillante e maggiore attività delle bande d’inversione.
   • Avvertenze: escludere sincronismi di pipeline e scalini di calibrazione; scartare saturazione o clipping in una singola banda.
2. Envelope di echi — rimbalzo dopo il ritiro con ri-instradamento multiplo
   • Fenomenologia: in seguito a un evento forte compaiono picchi secondari con ampiezza decrescente e intervalli crescenti.
   • Meccanismo: la zona di transizione immagazzina l’ingresso in rialzi locali di tensione e li rilascia a lotti, mentre anelli geometrici re-instradano i cammini. Il primo rilascio è il maggiore; i successivi via via più deboli. A cammini più lunghi corrispondono intervalli maggiori. Un rimbalzo più interno può sovrapporsi e allargare l’envelope.
   • Identificazione: usare autocorrelazione o wavelet per localizzare i picchi; controllare l’allineamento di fase tra bande; verificare la crescita degli intervalli in tutte le bande.
   • Avvertenze: testare l’accoppiamento con fondi diurni o con la finestra uv; rimuovere artefatti da scansioni periodiche o fuoco.

IV. Discriminazione e verifiche: tre passi minimi

1. Strumento e ricostruzione
   • Ricostruzione incrociata: cambiare algoritmi e modelli iniziali; testare la persistenza di anello principale, sub-anelli e settore brillante.
   • Grandezze di chiusura: usare fase e ampiezza di chiusura per confermare l’origine astrofisica.
   • Immagine “istantanea”: per sorgenti rapide, accorciare la sintesi temporale per non scambiare variabilità nel tempo con tessitura spaziale.
2. Primo piano e mezzo
   • Correzione di Faraday: mappare la misura di rotazione, recuperare l’EVPA intrinseco e solo dopo valutare torsione e bande d’inversione.
   • Scattering: confrontare dimensione e frequenza per escludere sfocatura da scattering e proiezioni fuorvianti.
3. Coerenza multidominio
   • Immagine–polarizzazione–tempo: il gradino comune coincide con il rafforzamento del settore brillante e l’attività delle bande d’inversione?
   • Multi-sito e multi-notte: le impronte chiave restano stabili con geometrie di array ed epoche diverse?

V. In sintesi: una stessa corteccia, tre linguaggi

• L’anello principale e i sub-anelli nascono dall’accumulo geometrico sulla banda critica; il settore brillante persistente indica un “punto debole” sotto-critico a banda.
• La torsione regolare registra l’orientazione delle strisce allineate dal taglio; l’inversione a banda è l’impronta stretta di un corridoio di riconnessione o di una inversione d’orientazione.
• Il gradino comune e l’envelope di echi sono la faccia temporale di una soglia critica che viene premuta e poi rimbalza lungo l’intero perimetro.

Considerate insieme, queste tracce mettono in registro ciò che vediamo e perché accade: la stessa corteccia tensiva scrive anelli e bande nel piano immagine, orientazioni nella polarizzazione e — nel tempo — una commutazione comune seguita da echi. Questa mappa sostiene i meccanismi di canale e le regole di ripartizione dell’energia sviluppate in seguito.