di Rocco Lico

Ma perché i buchi neri ci affascinano e incuriosiscono così tanto? I buchi neri sono oggetti così incredibilmente massivi da deformare lo spazio-tempo in modo estremo; per questo sono metaforicamente descritti come “buchi”. La loro forza gravitazionale è talmente intensa che persino la luce non può sfuggire dalle loro profondità, da qui il nome di “neri”. Il confine oltre il quale nessuna informazione può più raggiungere un osservatore esterno è chiamato orizzonte degli eventi. Una soglia che segna il punto di non ritorno dell’universo visibile. Come si potrebbe non rimanerne affascinati?
Non tutti i buchi neri sono uguali però. Alcuni hanno masse enormi e crescono nel cuore delle galassie, divorando gas e stelle per miliardi di anni. Questi colossi cosmici, con masse milioni o miliardi di volte superiori a quella del Sole, sono chiamati buchi neri supermassicci (SMBH, dall’inglese supermassive black holes). Tutte le galassie massicce, compresa la nostra, ne ospitano uno al loro centro. E questi SMBH non sono solo spettatori: influenzano la formazione delle stelle, la distribuzione del gas e perfino l’evoluzione dell’intera galassia.

La nostra stessa galassia, la Via Lattea, custodisce un SMBH nel suo cuore oscuro a circa 27.000 anni luce da noi, in direzione della costellazione del Sagittario. Il suo nome è Sagittarius A* (SgrA*) e ha una massa di circa 4,3 milioni di Soli. La sua esistenza è stata inizialmente dedotta in modo indiretto, grazie agli effetti gravitazionali che produce sulle stelle circostanti. Le misure precise della posizione e della velocità di diverse stelle su orbite prossime al centro galattico possono infatti essere spiegate solo assumendo la presenza di un SMBH. Nel 2022, è arrivata la prima prova diretta dell’esistenza di SgrA* con la prima immagine su scala dell’orizzonte degli eventi realizzata dalla collaborazione internazionale Event Horizon Telescope (EHT).
Questo risultato ha richiesto l’utilizzo di una rete di radiotelescopi sparsi in tutto il mondo – dalle Ande cilene alle Hawaii, fino all’Antartide – che attraverso la cosiddetta tecnica dell’interferometria su lunghissima base (VLBI, dall’inglese Very Long Baseline Interferometry) ha consentito di simulare un telescopio virtuale grande quanto la Terra. Ho avuto il privilegio di partecipare in prima persona a questo progetto e a tutte le fasi di ricostruzione dell’immagine: è stato uno dei viaggi più affascinanti all’interno delle sfide scientifiche e tecnologiche più avanzate dell’astrofisica moderna. È davvero sbalorditivo osservare quali traguardi gli esseri umani possano realizzare quando collaborano in perfetta sinergia.

Una “Foto” un po’ sfocata…

L’immagine sembra un po’ mossa e si distingue chiaramente una regione centrale più scura circondata da un’emissione anulare brillante e asimmetrica formata dai fotoni che, a causa della gravità estrema, seguono orbite circolari instabili, compiendo più giri attorno al buco nero prima di essere inghiottiti o di sfuggire verso l’esterno. La regione centrale più scura non rappresenta il buco nero stesso, ma la sua “ombra”, proiettata dall’orizzonte degli eventi, il cui diametro è circa 2,5 volte quello dell’orizzonte degli eventi e ci fornisce una stima della massa del buco nero, stabilendo così la scala fisica dello spazio-tempo circostante
La dimensione dell’ombra misurata di SgrA* è di circa 60 milioni di chilometri, un’estensione che rientrerebbe entro l’orbita di Mercurio, il pianeta più interno del Sistema Solare. Facendo un rapido calcolo ci rendiamo subito conto che la luce impiega pochi minuti per fare un giro completo attorno a SgrA*. Ciò implica che, nel corso delle osservazioni EHT, che durano diverse ore, SgrA* cambia configurazione in modo continuo, su scale temporali di pochi minuti. In pratica, era come cercare di fotografare un soggetto in continuo movimento. A complicare ulteriormente la sfida si aggiunge il fatto che SgrA* si trova a circa 27000 anni luce di distanza dalla Terra. E come se non bastasse, lungo questo percorso, la radiazione attraversa il plasma interstellare che diffonde e devia parzialmente il segnale, alterandone l’aspetto apparente. Tutto ciò rende la ricostruzione dell’immagine un processo estremamente complesso, e spiega perché la “fotografia” finale possa apparire leggermente sfocata.

Una Questione di variabilità

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Instituto de Astrofísica de Andalucía

L’Istituto de Astrofisica de Andalucía (IAA) è uno dei centri di ricerca spagnoli appartenente al Consejo Superior de Investigación Científica (CSIC). La sua missione è approfondire la conoscenza del cosmo e renderlo fruibile dalla società tutta, mediante ricerche all’avanguardia nel campo dell’Astrofisica e delle Scienze dello spazio, la promozione dello sviluppo tecnologico, con la costruzione di nuovi strumenti, e la diffusione dei risultati scientifici presso la comunità scientifica ed il grande pubblico, con attività di comunicazione e divulgazione.
L’IAA-CSIC, fondato nel 1975, si è affermato come centro di riferimento nazionale e internazionale per la ricerca in Astrofisica, essendo oggi uno dei più grandi centri di ricerca del CSIC con più di 250 membri. Per la sua produzione scientifica, è il secondo centro spagnolo nel campo dell’Astrofisica e il settimo tra i centri CSIC di tutte le aree di ricerca.
Le linee di ricerca dell’IAA coprono tutti i principali ambiti dell’astrofisica moderna, dalla gravità quantistica al sistema solare, passando per l’evoluzione delle galassie, la cosmologia, le componenti della nostra Galassia ed i pianeti extrasolari. L’attività dell’IAA si basa sui tre pilastri fondamentali dell’Astrofisica moderna: l’osservazione dei fenomeni celesti con mezzi più sofisticati, lo sviluppo di nuova strumentazione, lo studio teorico e l’implementazione di simulazioni numeriche.

L’articolo è pubblicato in COELUM 277 VERSIONE CARTACEA