ASTRONOMIA 19 Marzo Mar 2016 1500 19 marzo 2016

Buchi neri, la prima fotografia entro il 2017

Event Horizon Telescope immortalerà il mistero più sfuggente dell'universo. Grazie anche al contributo italiano. «Così capiremo lo spazio-tempo». Foto.

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Sono detti «buchi» perché tutto 'cade' al loro interno. Sono «neri» perché non emettono luce. Eppure, stanno alla base degli oggetti più sfavillanti che conosciamo, i nuclei galattici attivi.
Il paradosso dei buchi neri supermassicci, che occupano il centro di ogni galassia conosciuta, affascina scienziati e addetti ai lavori, ma appassiona anche i comuni mortali, desiderosi di saperne di più.
E soprattutto di scoprire il volto, ancora mai direttamente osservato, dei corpi celesti più oscuri dell'universo.
OBIETTIVO 2017. Presto questa curiosità potrebbe essere soddisfatta. Entro la fine del 2017 Event Horizon Telescope, una rete di radiotelescopi sparsi sull'intero pianeta, se tutto andrà secondo i piani ci mostrerà la prima immagine vera della silhouette di un buco nero.
La maggior parte delle immagini attualmente disponibili, infatti, sono modelli oppure illustrazioni delle strutture vicine al buco nero (foto).
LE CARATTERISTICHE DEL PROGETTO. Per capire meglio, al contrario, in cosa consiste il realismo del nuovo progetto scientifico, Lettera43.it ha intervistato il dottor Gabriele Ghisellini, ricercatore dell'Osservatorio Astronomico di Brera, e il dottor Marcello Giroletti, ricercatore dell'Osservatorio di Radioastronomia di Bologna, direttamente coinvolto in Event Horizon Telescope sul fronte della comprensione e dell'interpretazione scientifica dei dati raccolti.
Entrambe le strutture fanno parte dell'Inaf, l'Istituto Nazionale di Astrofisica.

  • Questo timelapse lungo 16 anni, realizzato dallo European Southern Observatory, mostra stelle in movimento vicino al centro della Via Lattea: un indizio dell'esistenza di un buco nero in quel punto.

INTERSTELLAR DOCET. «Non abbiamo ancora mai visto un buco nero», spiega Ghisellini, «ma la speranza è di riuscire presto a farlo. In controluce, per così dire. Perché ciò che Event Horizon Telescope intende registrare è la luce emessa dalla materia intorno al buco nero. Come nel film Interstellar».
Nella pellicola il comandante Cooper, prima di cadere nel buco nero con la sua astronave, oltrepassa una zona in cui c'è un grande cerchio nero circondato di luce. Questa rappresentazione cinematografica, precisa Ghisellini, «non è una finzione, ma si basa sui calcoli di uno dei più grandi fisici relativistici del mondo, Kip Thorne, che ha partecipato alla scrittura della trama e ha anche coprodotto il film. Ebbene: quelle immagini sono ciò che ci aspettiamo di vedere se potessimo avvicinarci a un buco nero».
DUE OSSERVATI SPECIALI. Il problema, però, o forse la fortuna, dal momento che la gravità di un buco nero è talmente forte che persino la luce vi rimane intrappolata, è che noi non siamo affatto vicini a un buco nero.
Event Horizon Telescope punta a osservarne due: quello al centro della Via Lattea e quello al centro della galassia M87.
Spiega Giroletti: «Il buco nero al centro della Via Lattea è il più vicino a noi e ha una massa di circa 4 milioni di volte quella del Sole. La galassia M87, invece, dista circa 50 milioni di anni luce dalla Terra. La dimensione attesa della silhouette, però, va di pari passo con la massa del buco nero. M87 ha il vantaggio di ospitarne uno molto massiccio, pari a circa 4 o 5 miliardi di masse solari».
IL PROBLEMA DELLA RISOLUZIONE. Per condurre l'osservazione con successo gli ostacoli principali da superare sono due.
Il primo, spiega Ghisellini, è «ottenere la risoluzione angolare sufficiente, cioè la capacità di distinguere due punti molto vicini». Attualmente, attraverso «osservazioni radio coordinate», cioè realizzate «tramite radiotelescopi che guardano lo stesso oggetto da continenti diversi», siamo riusciti ad avere una risoluzione angolare «paragonabile a vedere un bambino sulla luna. Oppure a distinguere, guardando da Milano, una moneta da un euro da una di due euro su una scrivania di Palermo. Ma per riuscire a scattare una foto non sfocata al nostro buco nero, occorre fare circa cento volte meglio».

Dalla massa alla rotazione: alla scoperta dei buchi neri

Il secondo problema da affrontare, racconta Giroletti, «è che l'attrazione gravitazionale esercitata dal buco nero è così forte che nemmeno la luce riesce a sfuggirgli. L'unico modo per visualizzarlo, dunque, è tramite le deformazioni che provoca sulla luce prodotta dalla materia che lo circonda».
La materia nei dintorni del buco nero emette radiazione elettromagnetica, ma poiché «si trova in una regione dello spazio in cui lo spazio-tempo è deformato, le immagini che noi produciamo di tale regione risultano deformate rispetto a quello che ci si aspetta di vedere in una regione in cui il buco nero non è presente».
Da ciò, per contrasto, gli scienziati deducono invece che il buco nero c'è. In base al tipo di deformazione osservata, inoltre, è possibile risalire alle proprietà del buco nero, come la massa e la rotazione.
LA PARTECIPAZIONE ITALIANA. Event Horizon Telescope, grazie a una rete di radiotelescopi che copre Europa, Nord America e Sud America e punta a espandersi ulteriormente in Groenlandia e Antartide, ha l'obiettivo di scovare e immortalare le distorsioni dello spazio-tempo nelle regioni vicine ai due buchi neri supermassicci individuati come bersagli. L'Italia partecipa al progetto su due piani, uno scientifico e uno tecnologico. «Dal punto di vista scientifico», spiega Giroletti, «oltre a me sono coinvolti molti ricercatori italiani. Ci occuperemo della comprensione scientifica e dell'interpretazione dei dati di Event Horizon Telescope». L'Italia, pur non partecipando all'impresa con i radiotelescopi presenti sul territorio nazionale, per ragioni tecniche legate alle condizioni climatiche e atmosferiche del nostro Paese, «ha un ruolo molto importante. Ospita una delle sedi locali dell'organizzazione e ha finanziato in parte la realizzazione dell'Event Horizon Telescope».
VERSO NUOVE FRONTIERE. Ma cosa cambierà quando finalmente riusciremo ad avere la prima silhouette reale di un buco nero? Risponde Ghisellini: «Avremo per la prima volta misure dirette e precise delle sue caratteristiche, soprattutto massa e rotazione. Il buco nero deforma completamente lo spazio-tempo intorno a sé. Se il buco nero ruota, anche lo spazio-tempo viene trascinato».
Con le immagini di Event Horizon Telescope, quindi, non solo sarebbe possibile definire «i contorni di un buco nero». Ma si potrebbe anche caratterizzare «il comportamento delle due dimensioni fondamentali della fisica: lo spazio e il tempo». Si aprirebbero quindi scenari che vanno al di là dell'astronomia: «Mi viene l'esempio della catena alimentare», chiarisce Ghisellini, «perché osservando un buco nero potremo caratterizzare le due dimensioni che stanno alla base della nostra catena di conoscenze».
ANCHE I BUCHI NERI HANNO UN LIMITE. Giroletti è d'accordo: «Se vogliamo capire meglio le deformazioni dello spazio-tempo previste dalla relatività generale, il posto in cui farlo è nelle vicinanze di un buco nero supermassiccio».
Tenendo presente, però, che la materia non può 'cadere' al suo interno all'infinito: «Una piccola parte deve essere espulsa, per conservare il momento angolare. E questa materia può essere osservata. Si tratta principalmente di elettroni, esplusi e accelerati dal buco nero con una tale energia da essere spinti oltre i confini della galassia ospitante».

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