La prima immagine del buco nero al centro della nostra galassia

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Event Horizon Telescope (EHT), un consorzio internazionale tra più radiotelescopi, è riuscito a osservare per la prima volta l’“ombra” del buco nero Sagittarius A*, che si trova al centro della Via Lattea, la nostra galassia. L’immagine ricorda quella che sempre EHT aveva realizzato nel 2019, quando aveva pubblicato la prima immagine mai realizzata di un buco nero. All’epoca l’osservazione aveva riguardato un buco nero al centro della galassia Virgo A (M87), a circa 55 milioni di anni luce dalla Terra. La nuova osservazione riguarda invece un suo collega, ma più vicino a noi, per lo meno in termini astronomici: 26mila anni luce di distanza e con una massa stimata intorno a 4 milioni di volte quella del Sole.

La presenza di un buco nero al centro della Via Lattea era ipotizzata da tempo e aveva trovato diverse conferme, grazie ad analisi su come si muovono i corpi celesti nella galassia, ma non era mai stato possibile osservarne la presenza.

EHT
Per scoprire a distanza ciò che avviene nei pressi di un buco nero si utilizzano i radiotelescopi, grandi antenne che a differenza dei classici telescopi ottici utilizzano le loro parabole per rilevare le onde radio emesse dalle cose (radiosorgenti) che ci sono nello Spazio. Il loro utilizzo consente di osservare che cosa è accaduto molto tempo fa a distanze enormi, tali da richiedere alla luce viaggi di decine, centinaia e a volte migliaia di anni.

Un fotomontaggio delle parabole dei radiotelescopi impiegati da EHT in giro per il mondo (ESO)

In generale, più sono grandi le parabole, più precise possono essere le osservazioni. Per questo alcuni anni fa i ricercatori si chiesero se fosse possibile trasformare l’intero pianeta in una sorta di grande antenna, per disporre di uno strumento molto più potente. Da questa idea nacque l’Event Horizon Telescope (EHT), che raccoglie telescopi dal Cile all’Antartide alle Hawaii, sincronizzati con orologi atomici in modo da raccogliere insieme dati sulle galassie verso cui vengono puntati.

La rete di radiotelescopi utilizzata da EHT (ESO)

Buchi neri
Un buco nero non può però essere visto o fotografato direttamente, perché questi oggetti possiedono un campo gravitazionale così intenso che nulla di ciò che contiene al suo interno può sfuggirgli: nemmeno la luce. Possiamo immaginarlo come una sfera al cui interno c’è l’oggetto massiccio vero e proprio. La superficie sferica segna il confine entro il quale si verificano le condizioni per cui niente può sfuggire, o tornare indietro se è finito nel buco nero: questa sfera è detta “orizzonte degli eventi”.

L’oggetto massiccio che si trova al centro della sfera, e che crea una deformazione nello spaziotempo (la struttura quadrimensionale dell’Universo, se siete confusi qui è spiegato più estesamente), è invece definito “singolarità”: si chiama così perché non ne conosciamo le caratteristiche, ma sappiamo che sono diverse da quelle che regolano il comportamento della materia per come la conosciamo. È inoltre ipotizzato che la densità della singolarità sia tale da tendere all’infinito.

Rappresentazione schematica di un buco nero, clicca sull’immagine per ingrandirla (ESO)

Non sappiamo che cosa accade entro i confini dell’orizzonte degli eventi, in compenso dall’esterno possiamo osservare che cosa succede alla materia (gas e polveri) quando finisce al confine e, in base alle sue reazioni, capire qualcosa in più sul buco nero. Grazie a EHT è stato possibile farlo con M87* e ora con Sagittarius A*.

Sagittarius A*
Il buco nero al centro della Via Lattea è molto più vicino alla Terra, ma è più piccolo e meno attivo rispetto a quello al centro di M87, al punto da essere più difficile da osservare. Il materiale nei pressi dell’orizzonte degli eventi cambia molto velocemente e di conseguenza la stessa ombra del buco nero si modifica rapidamente, rendendo più complicata l’osservazione con i radiotelescopi sincronizzati tra loro. Il gruppo di ricerca ha inoltre dovuto fare i conti con le polveri interstellari nella nostra galassia, che interferivano con le osservazioni.

E proprio il lavoro di “pulizia” dei dati ha richiesto molto tempo ai gruppi di ricerca. L’osservazione di Sagittarius A* era stata effettuata nel 2017 nello stesso periodo in cui era stato osservato il buco nero al centro di M87. Per quest’ultimo erano stati necessari quasi due anni di analisi, mentre per l’altro ne sono occorsi quasi cinque. I gruppi di ricerca avevano comunque iniziato a lavorare prima su M87, perché ritenuto meno complicato.

Sagittarius A* visto da EHT (ESO)

Come ha spiegato Katie Bouman, una delle astrofisiche che hanno partecipato all’iniziativa: «Scattare una fotografia con EHT è come ascoltare una canzone suonata su un pianoforte con molti tasti mancanti». I dati raccolti hanno numerose lacune, che devono essere colmate con calcoli complessi ed escludendo le interferenze generate da altri corpi celesti. Per molto tempo i gruppi di ricerca hanno quindi lavorato senza essere certi di arrivare a un risultato accettabile e accurato a sufficienza.

EHT ha raccolto 3,5 milioni di gigabyte, una quantità di dati enorme che non sarebbe stato possibile trasferire tramite Internet. I file sono stati salvati su centinaia di dischi rigidi e trasportati poi dai radiotelescopi ai centri di ricerca e analisi negli Stati Uniti e in Germania. I dati sono stati poi analizzati e via via selezionati, fino al punto di poterne trarre un’informazione rilevante: l’immagine di Sagittarius A*.

Dall’immagine e dagli altri dati, ricercatrici e ricercatori di EHT hanno scoperto che il buco nero della Via Lattea non è particolarmente vorace, se confrontato con altri buchi neri in giro per l’Universo. La quantità di materia che si trova nei suoi paraggi e che finisce al suo interno è piuttosto contenuta, come ha spiegato un altro astrofisico, Michael Johnson, nella conferenza stampa di presentazione dei risultati: «Se Sagittarius A* fosse una persona, consumerebbe un chicco di riso ogni milione di anni». Naturalmente tutto va rapportato all’enorme massa del buco nero, decisamente superiore a quella di una persona. Nel complesso Sagittarius A* è risultato essere piuttosto comune e tranquillo.

M87* e Sagittarius A* messi a confronto (ESO)

Oltre a riguardare direttamente la nostra galassia, il nuovo risultato è importante perché conferma l’affidabilità dei sistemi sviluppati da EHT per studiare i buchi neri. Nei prossimi anni i responsabili del progetto confidano di poter aggiungere nuovi radiotelescopi, realizzando un sistema più preciso che potrebbe rendere possibile l’osservazione nel tempo, e con una migliore risoluzione, di un buco nero per comprenderne l’evoluzione.

La prima immagine di un buco nero



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