La prima foto di un buco nero: Einstein aveva ragione o sarà smentito?

Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio
Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio ESO/M. Kornmesser

Un gruppo internazionale di astronomi potrebbe appena aver ottenuto la prima foto di un buco nero mai realizzata: se così fosse, si tratterebbe di uno straordinario traguardo sia per sé stesso che per le implicazioni che questo risultato potrebbe avere nella comprensione dell'universo che ci circonda. Questa immagine potrebbe, per esempio, consentirci di veder messe alla prova le intuizioni che Albert Einstein fece confluire nella sua teoria della relatività generale.

Gli astronomi in questione sono quelli del progetto Event Horizon Telescope, che sono riusciti nel titanico sforzo di coordinare le osservazioni di diversi osservatori nel mondo, sparsi tra le Americhe, il Polo Sud, l'Europa e le Hawaii. Collegandoli in un network è stato quindi virtualmente creato un radiotelescopio la cui parabola è grande quanto l'intero pianeta.

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Uno degli aspetti più singolari di questa straordinaria ricerca è rappresentato dal fatto che la foto, come detto, potrebbe essere già stata acquisita, ma per saperlo sarà necessario attendere alcuni mesi. Perché tutto questo sia chiaro è necessario aggiungere qualche informazione in più su questo progetto.

COME SI FOTOGRAFA UN BUCO NERO?

Un buco nero è un'area dello spazio-tempo dalla quale nulla, nemmeno la luce stessa, può scappare. Dal momento che il prefisso "foto" deriva dal greco "phôs" ("luce"), l'idea stessa di fotografare un buco nero sembra quindi essere quasi una contraddizione in termini. Il problema può essere risolto con una tecnica chiamata Very Long Baseline Interferometry, una tecnica della radioastronomia che prevede per l'appunto l'utilizzo di più radiotelescopi in modo da crearne uno virtuale, di dimensioni (e potenza) enormi.

Questo "schieramento" dovrebbe garantire una quasi fantascientifica risoluzione di 50 microarcosecondi, che nei mesi scorsi gli scienziati coinvolti definirono come la possibilità di vedere da terra un pompelmo sulla superficie della Luna. La combinazione dei dati dei nove osservatori permette quindi di superare i limiti della "normale" fotografia, ma rappresenta una sfida enorme sia dal punto di vista scientifico che anche semplicemente da quello logistico.

La rete di osservatori dell'Event Horizon Telescope (EHT) La rete di osservatori dell'Event Horizon Telescope (EHT)  ESO/O. Furtak

Basti pensare ad esempio che gli hard disk con i dati raccolti al Polo Sud non potranno essere recapitati prima di ottobre, quando terminerà l'inverno, il che significa che per verificare se sia stato effettivamente possibile realizzare questa foto sarà necessario attendere la fine di quest'anno se non addirittura il 2018.

Il super-telescopio grande quanto la Terra è stato puntato verso due distinti buchi neri: il primo, Sagittarius A* (no, l'asterisco non indica che troverete una nota a piè di pagina: fa parte del nome), situato al centro della Via Lattea, e M87, che si trova a 50 milioni di anni luce da noi, nel centro dell'Ammasso della Vergine.

Dopo un accensione del telescopio di dieci notti (anche se soltanto cinque sono state utili per le osservazioni), gli scienziati hanno riempito qualcosa come 1.024 hard-disk con i dati acquisiti dalla rete di telescopi, che adesso dovranno essere analizzati tra l'osservatorio Haystack del Massachussetts Institute of Technology (MIT) ed il Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, Germania.

Ad ogni modo, c'è già una certa eccitazione tra gli scienziati che hanno preso parte a questa prima tornata di osservazioni. Come spiegato a National Geographic da Heino Falcke dell'università olandese di Radboud, qualsiasi osservazione tangibile dei buchi neri li porterà finalmente dallo stato di "oggetti mitologici a qualcosa di concreto che possiamo studiare".

"Anche se le prime immagini fossero pessime (in effetti usa un termine più esplicito che abbiamo edulcorato, ndr) e sbiadite, potremmo già testare per la prima volta alcune previsioni di base della teoria gravitazionale di Einstein nell'ambiente estremo di un buco nero", ha spiegato lo scienziato.

Auspicabilmente, nei dati raccolti si trova l'immagine dell'orizzonte degli eventi di Sagittarius A*, che si stima abbia un diametro di 20 milioni di km. Se questo vi sembra molto sappiate che, oltre alla difficoltà già spiegata di fotografare un buco nero, si aggiunge anche l'enorme distanza di circa 26.000 anni-luce che lo separa da noi. Una sorta di granellino in un enorme cielo.

lente gravitazionale buco nero Il fenomeno della lente gravitazionale (la deflessione della radiazione emessa da una sorgente luminosa a causa della presenza di una massa) prodotto da un buco nero  NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

L'espressione "orizzonte degli eventi" (in inglese: "event horizon") fu coniata dal fisico austriaco Wolfgang Rindler: si tratta del "confine" oltre al quale materia e luce non possono muoversi in nessuna direzione se non verso il buco nero. In altre parole, si tratta del punto oltre al quale la velocità di fuga diventa pari o superiore alla velocità della luce e quindi più nulla può fuggire.

COSA POTREMMO SCOPRIRE DALLA FOTO DEL BUCO NERO?

Come detto, la fotografia del buco nero potrebbe permettere per la prima volta di mettere alla prova "dal vivo" le previsioni basate sulla teoria della relatività generale di Albert Einstein, in base alla quale ad esempio dovremmo scorgere un contorno di luce che avvolge questa massa totalmente oscura, provocato dal gas e dalle particelle di polvere catturate dal buco nero e che vengono accelerate fino ad altissime velocità prima di essere "inghiottite".

Seguendo le intuizioni di Einstein, questo contorno di luce dovrebbe apparire più come una mezzaluna che come un cerchio più o meno perfetto, perché a causa dell'effetto Doppler il materiale che si muove in direzione del punto di osservazione (in questo caso la Terra) dovrebbe apparire più luminoso.

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In generale, più precise e definite si riveleranno le osservazioni eseguite grazie al network di radiotelescopi, meglio sarà possibile mettere alla prova le previsioni della teoria di Einstein. Il che significa che queste potrebbero essere confermate in toto o, in alcuni casi, addirittura confutate: quest'ultima evenienza, com'è ovvio, aprirebbe scenari impensabili nel campo della fisica.

"Come ho già detto in passato non è mai una buona idea scommettere contro Einstein, ma se vedessimo qualcosa di molto diverso da ciò che ci aspettiamo dovremmo rivalutare la teoria della gravità"; ha spiegato alla BBC nelle scorse settimane Sheperd Doeleman dell'Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, uno dei leader del progetto. "Non mi aspetto che accada nulla di questo, ma tutto può succedere ed il bello è proprio questo".

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