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Gli otto radio-telescopi che hanno contribuito ad ottenere la prima immagine di un buco nero. Immagine ripresa da Castelvecchi, 2019. |
10 aprile 2019: la prima immagine di un buco nero
Cari ragazzi lo scorso 10 aprile 2019 i fisici hanno annunciato al mondo di avere ottenuto la prima immagine diretta di un un buco nero e del suo orizzonte degli eventi. La notizia è una di quelle da ricordare. Uno dei fisici coinvolti nel progetto ha affermato "We have seen the gates of hell at the end of space and time". L'immagine storica mostra una struttura luminosa ad anello. Si tratta del buco nero supermassiccio al centro della galassia M87, che si trova a circa 55 milioni di anni luce dalla Terra e ha una massa di 6,5 miliardi di volte quella del Sole. Straordinariamente l'immagine "ritrae" per la prima volta l'orizzonte degli eventi, la superficie oltre la quale la gravità è così forte che niente, nemmeno la luce, può tornare indietro. Grazie a the Event Horizon Telescope (EHT) è stato possibile catturare questa immagine storica. Per avere un'idea, è come essere riusciti a fotografare una ciambella sulla Luna dalla Terra. Il risultato è un'altra conferma della teoria della relatività generale quale teoria corretta della gravità forte. Questa non è una novità. Grazie alla rilevazione delle onde gravitazionali nel 2015 (leggi anche LIGO e il segnale che viene da lontano), la teoria di Einstein era stata confermata sperimentalmente, diciamolo pure, per l'ennesima volta! A 100 anni dalla sua formulazione la teoria che aveva previsto l'esistenza dei buchi neri ha ricevuto la sua conferma più importante. Gli aspetti che più ci hanno ammaliati lo scorso 10 aprile sono sicuramente l'immagine diretta dell'orizzonte degli eventi e l'impresa scientifica collettiva realizzata per arrivare a questa immagine.
| The first image of a black hole: A three minute guide |
Il team di scienziati ha osservato due buchi neri supermassicci, quello al centro della nostra galassia, Sagittarius A, e quello al centro della galassia M87
per cinque notti durante l'aprile del 2017. Le osservazioni sono state realizzate grazie al collegamento di otto radio-telescopi distribuiti in tutto il mondo,
dalle Hawaii, all'Arizona, alla Spagna, al Messico, al Cile, al Polo Sud.
Lo sforzo globale è stato enorme: ciascun radio-telescopio ha raccolto una mole di dati pari a quella che il CERN di
Ginevra raccoglie in un anno; si tratta dell'insieme di dati più grande che sia stato mai prodotto in un esperimento scientifico. Ci sono voluti due anni di
lavoro per elaborare le immagini! L'immagine del buco nero nella galssia M87,
che ha fatto il giro del mondo lo scorso 10 aprile, non fornisce dati precisi sulla velocità di rotazione
dell'orizzonte degli eventi, anche se indica che il senso di rotazione è quello orario e forse si potranno usare i dati per capire come un buco nero riesca a produrre
i suoi giganteschi getti di plasma che si estendono, a volte, per centinaia di migliaia di anni luce. L'orizzonte degli eventi è ciò che divide
una dimensione spazio-temporale a noi nota, da una dimensione enigmatica che, per ora, possiamo solo immaginare. Sappiamo che la luce stessa non può sfuggire e per
questo si chiama buco nero. Tuttavia intorno a questo orizzonte si verificano fenomeni che sono tanto affascinanti quanto molto difficili da capire. L'enorme attrazione
gravitazionale deforma lo spazio-tempo circostante e piega i raggi di luce, che, a una certa distanza dall'orizzonte, finiscono per orbitare attorno al buco nero.
La risoluzione di un telescopio è direttamente proporzionale anche alle sue dimensioni. Così dai calcoli degli astrofisici risultò subito chiaro che
per sperare di ottenere un'immagine di un oggetto così lontano (55 milioni di anni luce dalla Terra!), per quanto grande, sarebbe
stato necessario costruire un telescopio delle dimensioni della Terra. Qui inizia il grande sforzo collettivo.
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Gli otto radio-telescopi che hanno contribuito ad ottenere la prima immagine di un buco nero. Immagine ripresa da Castelvecchi, 2019. |
È la tecnica dell'interferometria che ha permesso di trovare una soluzione. Bisognava coinvolgere nella costruzione dell'immagine più telescopi,
distanti l'uno dall'altro, ma tutti puntati sullo stesso lontanissimo enorme oggetto. L'interferenza di onde captate dai vari telescopi permette di ricostruire
un'immagine proveniente da un'unica fonte. Ogni telescopio funziona come se fosse il frammento di una grandissima parabola.
Certo, sono stati necessari alcuni costosi aggiustamenti dei telescopi coinvolti, ma l'impresa è riuscita. La collaborazione per la "costruzione"
dell'Event Horizon Telescope è iniziata nel 2014 e nell'aprile del 2017, quando il bel tempo è stato simultaneo negli otto luoghi in cui
si trovano i telescopi, sono state fatte le osservazioni. I petabyte (1015) di dati hanno viaggiato per mare e per terra e sono arrivati
all'Istituto Max Planck per la radioastronomia di Bonn, in Germania e l'Haystack Observatory del Massachusetts Institute of Technology a Westford, negli USA. Lo
scorso 10 aprile abbiamo visto tutti il risultato! L'immagine diffusa è più luminosa nella parte inferiore dell'anello per un effetto fisico
che Einstein nella sua teoria aveva previsto e l'ombra prodotta doveva essere circolare e nera, proprio come si vede.
I ricercatori stanno ora progettando nuove campagne di osservazione aggiungendo alcuni telescopi, uno in Africa e uno nelle Alpi Francesi. Cosa vogliono fare?
"Guardare dentro un buco nero", dice uno degli scienziati coinvolti! Quella che nel 1915 Eisntein presentò quasi come una curiosità
matematica, una singolarità scritta su un foglio di carta, cento anni dopo diventa un'immagine diretta
proveniente da una galassia distante 55 milioni di anni luce.
Oltre 200 scienziati di tutto il pianeta hanno collaborato per ottenere questo risultato.
Ancora una volta la scienza dimostra al mondo intero che l'unione delle forze porta a risultati grandiosi.
Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)