La prima foto di un buco nero a 55 milioni di anni luce dalla Terra

“Abbiamo osservato l’ombra di un buco nero”, hanno detto gli scienziati all’annuncio della prima immagine mai rilasciata per questi oggetti supermassivi il 10 aprile 2019. Il buco nero M87 è il primo di cui abbiamo un’immagine, un risultato che apre a una nuova fisica e che si deve al lavoro della collaborazione internazionale Event Horizon Telescope (EHT), a cui hanno partecipato i ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).

L’immagine ritrae il buco nero, situato al centro della “vicina” galassia M87 anche chiamata Virgo A: si trova a 55 milioni di anni luce dalla Terra e ha una massa pari a 6,5 miliardi di masse solari. Mariafelicia De Laurentis, ricercatrice dell’INFN e professoressa di astrofisica all’Università Federico II di Napoli, che come membro della collaborazione EHT ha coordinato il gruppo di analisi teorica dell’esperimento, ha commentato in una nota dell’INFN: “Questo straordinario risultato non solo ci regala la prima immagine di un buco nero, ma ci fornisce anche una prova diretta della presenza di buchi neri supermassicci al centro delle galassie e del motore centrale dei nuclei galattici attivi”.

Verso nuove esplorazioni

La De Laurentis ha poi aggiunto: “Queste osservazioni vengono ora a costituire un nuovo strumento di indagine per esplorare la gravità nel suo limite estremo e su una scala di massa che finora non era stata accessibile. Dal punto di vista concettuale, il risultato rappresenterà uno strumento formidabile per studiare, confermare o escludere le varie teorie relativistiche della gravitazione formulate a partire dalla Relatività Generale di Albert Einstein”.

La scoperta ha portato alla pubblicazione di sei articoli scientifici nel numero speciale della rivista The Astrophysical Journal Letters. Il telescopio virtuale EHT è costituito da una rete distribuita di radiotelescopi che lavorano in modo coordinato su tutta la Terra, creando così un unico strumento di dimensioni globali con sensibilità e risoluzione senza precedenti. Progettato proprio allo scopo di catturare l’immagine di un buco nero, il risultato raggiunto e presentato il 10 aprile rappresenta il culmine di decenni di lavoro osservativo, tecnico e teorico. Un lavoro di squadra che ha visto l’impegno di oltre 200 ricercatori in tutto il mondo.

I telescopi che fanno parte della rete EHT  sono ALMA, APEX, IRAM, il James Clerk Maxwell Telescope, il Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, il Submillimeter Array, il Submillimeter Telescope e il South Pole Telescope. Tredici istituzioni partner hanno collaborato alla creazione di EHT, sia sfruttando infrastrutture preesistenti, sia grazie al supporto di varie agenzie. Il finanziamento principale è stato fornito dall’ERC, dalla NSF National Science Foundation degli Stati Uniti e da agenzie finanziatrici asiatiche.

Abbiamo l’immagine di un buco nero. Ma cos’è un buco nero?

Ma cos’è un buco nero? Questi oggetti supermassivi sono caratterizzati dalla presenza di un orizzonte degli eventi, che costituisce il limite dello spaziotempo dove l’attrazione gravitazionale esercitata dall’oggetto è tale da non lasciar sfuggire alcuna informazione. Una volta entrate nell’orizzonte degli eventi, né materia né radiazioni luminose sono in grado di sfuggire all’attrazione nel massivo oggetto cosmico. Appena fuori dall’orizzonte degli eventi, c’è una regione in cui i fotoni seguono orbite instabili, quindi la dimensione e la forma di questa “regione di fotoni” dipendono dalle proprietà dinamiche e morfologiche del buco nero stesso.

In accordo con la Relatività Generale, se immerso in questa zona luminosa, un buco nero crea una regione oscura simile a un’ombra: pertanto, dall’osservazione diretta di un buco nero, ci si aspetta di vedere la sua ombra come manifestazione dell’ultima regione dello spaziotempo in cui i fotoni e le altre particelle vanno a cadere. Quest’ombra, causata dalla deflessione gravitazionale e dalla cattura della luce dall’orizzonte degli eventi, ci fornisce le caratteristiche dinamiche e morfologiche di questi oggetti astrofisici. Il fenomeno non era mai stato osservato prima e ora dalla luce arancione che circonda il nero, finalmente possiamo studiare per la prima volta con misure dirette questi oggetti cosmici.

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