Buco nero. I misteri dell'universo.

Che cos'è un buco nero? Perché la foto del telescopio Event Horizon del 2019 è così importante? Facciamo un po' di luce
Dopo che i responsabili del progetto Event Horizon Telescope (EHT) hanno mostrato al mondo la prima immagine di un buco nero e la prima immagine di un buco nero al centro della Via Lattea, molti stanno cercando di capire di più su un argomento ancora molto complesso (e misterioso), eppure così importante.

Gli scienziati sono infatti convinti che proprio nei buchi neri possano nascondersi importanti segreti per comprendere la natura dell'universo. Non a caso, il Premio Nobel per la Fisica 2020 è stato assegnato a tre scienziati (Roger Penrose, Reinhard Genzel e Andrea Geza) per le loro ricerche su questi sorprendenti corpi supermassicci.

Cerchiamo quindi di capirci qualcosa rispondendo punto per punto alle domande più comuni.

Che cos'è un buco nero?

Cominciamo dalle basi di tutto: i buchi neri non sono veri e propri "buchi", ma regioni dello spazio che, a causa della loro potentissima attrazione gravitazionale, assorbono tutto: materia, stelle, persino la luce. Per questo motivo ci appaiono come enormi masse nere.

I buchi neri non sono tutti uguali e si differenziano soprattutto per le loro dimensioni.

Per quanto possano essere relativamente piccoli e contenere le masse di milioni o miliardi di soli, i buchi neri sono per definizione invisibili, il che è complicato dal fatto che questi mostri cercano di nascondere la propria attività. Lo fanno con nubi di polvere e vortici di gas caldissimo. Eppure, in questo gioco di inganni - e nel processo di assorbimento gravitazionale di cui sono protagonisti - si tradiscono: emettono onde radio specifiche, e sono quelle nella gamma degli 1,3 millimetri a essere captate dai radiotelescopi.

Come si forma un buco nero?

Un buco nero si forma solitamente quando una grande stella "morente" esplode, producendo una supernova. Dopo un'esplosione colossale, al centro rimane un buco nero. Buchi neri giganti (o supermassicci) al centro delle galassie: esempi sono Sagittarius A* al centro della Via Lattea e M87, immortalato dall'EHT.
Buchi neri intermedi: hanno una massa pari a 30-60 volte quella del Sole e sono stati recentemente rilevati dagli osservatori di onde gravitazionali, anche se la loro origine non è ancora chiara.

Cosa è stato fotografato dall'EVENT HORIZON TELESCOPE?
L'immagine che ha fatto il giro del mondo nell'aprile 2019 è quella di un buco nero al centro della galassia M87, una galassia ellittica supergigante distante 53 milioni e mezzo di anni luce.

Ricordiamo che l'anno luce è un'unità di misura che indica la distanza percorsa dalla luce in un anno. Questo significa due cose: 1) la galassia e il buco nero sono molto distanti; 2) l'immagine "catturata" dall'EHT ha in realtà 53 milioni e mezzo di anni!

Tornando al nostro buco nero, esso prende il nome dalla sua galassia - M87 - e ha una massa pari a sei miliardi e mezzo di volte quella del Sole e a due milioni di miliardi di volte quella della Terra.

Tuttavia, nel maggio 2022, i ricercatori dell'EHT hanno ripetuto questo risultato catturando Sagittarius A*, il buco nero al centro della Via Lattea, la nostra galassia.

Perché M87 e Sagittarius A* sono circondati da un anello di luce? Il buco nero in sé non può essere fotografato - non perché i nostri strumenti siano arretrati: è fisicamente impossibile - ma gli scienziati sono riusciti a "catturare" la sua ombra come una sagoma contro un particolare anello di luce. L'anello è in realtà un grande accumulo di materia caldissima (gas e polvere, che raggiunge miliardi di gradi di temperatura) che sta per precipitare nel buco.

Sagittarius A* è anche circondato da gas, il cui bagliore ha permesso di identificare visivamente il buco nero.

Come vengono fotografati i buchi neri?

In realtà, nonostante tutto, la storica fotografia..... non è una fotografia. L'immagine di M87 è il risultato di una minuziosa ricostruzione di 10.000 terabyte di dati risultanti da circa 120 ore - "estese per due anni" - di osservazioni da decine e decine di radiotelescopi sparsi in tutto il mondo. Il coordinamento è stato così preciso che è stato utilizzato un orologio atomico per garantire la perfetta sincronizzazione. Una procedura simile è stata utilizzata per Sagittarius A*, anche se i radiotelescopi coinvolti erano "solo" otto.

In breve, l'immagine è una sorta di gigantesco e complesso "puzzle" di dati, che è stato poi trasformato in una fotografia "prova".