Un buco nero è stato fotografato per la prima volta

Un buco nero è stato fotografato per la prima volta

10 Aprile 2019 13.09
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Per la prima volta al mondo è stato "fotografato" un buco nero. A rivelare la presenza del corpo celeste è la sua ombra, che appare come una sorta di anello rossastro. Il risultato scientifico senza precedenti è stato ottenuto dal progetto internazionale Event Horizon Telescope, cui l'Italia ha partecipato con l'Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).

UNA MASSA SPAVENTOSA

Il buco nero "fotografato" si trova al centro della galassia Virgo A, chiamata anche Messier 87 e distante circa 55 milioni di anni luce dalla Terra. Ha una massa spaventosa, sei miliardi e mezzo di volte quella del nostro Sole, e le sue dimensioni totali superano quelle dell'intero Sistema Solare. «Nella "foto" si vede l'ombra del buco nero», ha spiegato Luciano Rezzolla, direttore dell'Istituto di Fisica Teorica di Francoforte e membro del comitato scientifico di Event Horizon Telescope, "immortalata" da una rete di otto radiotelescopi sparsi sul nostro pianeta.

L'ALONE CHE RICORDA L'OCCHIO DI SAURON

L'alone luminoso, che per molti utenti dei social network ricorda l'Occhio di Sauron, il principale antagonista del Signore degli Anelli, è causato dal gas surriscaldato che cade all'interno di Messier 87. La luce è più intesa di tutti i trilioni di stelle che si trovano nella stessa galassia, motivo per cui può essere osservata a una tale distanza dalla Terra. Il bordo del cerchio scuro al centro dell'immagine è il punto in cui il gas entra nel buco nero, un oggetto atronomico con un'attrazione gravitazionale così potente che nemmeno la luce è in grado di sfuggirgli. L'esistenza dei buchi neri era stata prevista un secolo fa da Albert Einstein e il presidente dell'Istituto Nazionale di Astrofisica, Nichi D'Amico, ha commentato: «Siamo di fronte a una scoperta epocale: la prima prova diretta dell'esistenza di un buco nero. È un momento d'oro per l'astrofisica e ancora una volta Einstein ci aveva visto giusto». La prima conferma dell'intuizione di Einstein risale in realtà al 2016, quando la collisione di due buchi neri avvenuta 1 miliardo di anni fa aveva generato il primo segnale di un'onda gravitazionale. Era un'eco lontana e una prova indiretta, ma sufficiente ad accreditare l'esistenza di questi corpi celesti. Ora la comunità scientifica ha tagliato la testa al toro.

COME È STATA SCATTATA LA "FOTO"

Per scattare l’immagine del buco nero, come spiega l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, il progetto Event Horizon Telescope ha usato la tecnica dell’interferometria radio a lunga distanza (VLBI very-long baseline interferometry), che osserva a una lunghezza d’onda di 1,3 mm, corrispondente a una frequenza di circa 230 GHz. Questo ha consentito di ricostruire le immagini in scala dell’orizzonte degli eventi del buco nero Messier 87. La sorgente radio compatta centrale è stata risolta come un anello di emissione luminoso asimmetrico, di forma quasi circolare, che racchiude una regione centrale oscura: l’ombra del buco nero, appunto. L’anello di emissione, il cui diametro e ampiezza sono rimasti stabili nel corso di quattro indipendenti osservazioni condotte in giorni diversi, è stato ricostruito utilizzando differenti schemi di calibrazione e di imaging. L’asimmetria nella luminosità dell’anello può essere spiegata in termini di radiazione relativistica dell’emissione di un plasma che ruota quasi alla velocità della luce attorno al buco nero. Una volta "catturata" l’ombra del buco nero, è stato possibile confrontare le osservazioni con modelli computazionali di precisione che tengono conto della fisica dello spazio deformato, della materia surriscaldata e dei forti campi magnetici presenti. Le caratteristiche dell’immagine osservata corrispondono esattamente alle previsioni teoriche.

CHE COS'È L'ORIZZONTE DEGLI EVENTI

L'orizzonte degli eventi è quella regione di un buco nero da cui né la materia, né la radiazione possono sfuggire. Appena fuori dall’orizzonte degli eventi c'è una regione in cui i fotoni seguono orbite instabili. La dimensione e la forma di questa regione dipendono dalle proprietà dinamiche e morfologiche del buco nero. In accordo con la Teoria della Relatività Generale, se immerso in questa zona luminosa un buco nero crea una regione oscura simile a un’ombra. Quindi, dall’osservazione diretta di un buco nero, ci si aspetta di vedere la sua ombra come manifestazione dell’ultima regione dello spaziotempo in cui i fotoni e le altre particelle vanno a cadere.

LE NUOVE SFIDE CHE SI APRONO PER L'ASTRONOMIA

Per Mariafelicia Delaurentiis, astrofisica dell'Università di Napoli Federico II e dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, la "fotografia" del buco nero rappresenta un passo in avanti importante nella comprensione dei segreti del cosmo e una nuova sfida alla Teoria della Relatività Generale di Albert Einstein. «Le nostre osservazioni», ha spiegato la scienziata, «forniscono una prova diretta della presenza di buchi neri supermassicci al centro delle galassie e del meccanismo centrale dei nuclei galattici attivi». Costituiscono quindi «un nuovo strumento d'indagine per esplorare la gravità nel suo limite estremo e su una scala di massa che finora non è stata accessibile». Un approccio potenzialmente «formidabile per confermare o escludere le varie teorie relativistiche della gravitazione formulate accanto alla Relatività Generale».

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