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COSA VEDIAMO QUANDO GUARDIAMO UN BUCO NERO?

Al confine dell’invisibile

Luciano Rezzolla, principal investigator del progetto BlachHoleCam che ha firmato la “foto del secolo", ci guida alla lettura della prima foto a un buco nero, alle sue implicazioni per la teoria e a ciò che gli scienziati si propongono di fare in un prossimo futuro

Il buco nero supermassiccio al centro di Messier 87. Crediti: The Event Horizon Telescope

Ieri, mercoledì 10 aprile, al termine della conferenza stampa che ha fatto la storia mostrando la prima immagine di un buco nero ottenuta dall’Event Horizon Telescope, Media Inaf ha raggiunto Luciano Rezzolla, astrofisico della Goethe University di Francoforte e principal investigator di BlackHoleCam, a Bruxelles per presentare lo straordinario risultato. Ciò che il team di scienziati, tra cui Rezzolla, ha mostrato al mondo è la prima immagine diretta dell’orizzonte degli eventi del buco nero super massiccio al centro della galassia M87, distante 55 milioni di anni luce e con una massa di 6,5 miliardi di masse solari. Quello che vediamo chiaramente è un’ombra nera attorno alla quale appare un cerchio luminoso, molto più luminoso nella parte inferiore rispetto a quella superiore.

Abbiamo chiesto a Rezzolla di aiutarci a capire meglio ciò che stiamo vedendo, quali le sue implicazioni dal punto di vista della teoria e che cosa gli scienziati si propongono di fare in un prossimo futuro per migliorare ancora di più la comprensione di questi oggetti mostruosi e affascinanti.

Ecco, che cosa stiamo vedendo? Ci può guidare alla lettura di quest’immagine?

«La luce viene prodotta perché il gas che cade sul buco nero è molto caldo e quindi emette radiazione, in particolare nelle onde radio che sono quelle che a noi interessano di più perché non vengono assorbite e posso essere misurate dai nostri radiotelescopi. Quello che stiamo vedendo è l’immagine di faccia di un disco di accrescimento. Un disco di accrescimento vuol dire che la materia ruota intorno al buco nero. Siccome è un po’ inclinata, la parte inferiore del disco sarà più verso di noi, rispetto alla parte posteriore. In particolare, siccome la rotazione avviene in senso orario, ci sarà della materia che viene verso di noi, piuttosto che andare via da noi. Il fatto che venga verso di noi crea un effetto di amplificazione. Quindi la parte inferiore è amplificata rispetto alla parte posteriore. È un effetto Doppler, che in relatività viene ancora di più esacerbato e ci consente di vedere questo grosso contrasto».

Luciano Rezzolla. Crediti: Wikimedia Commons / Luciano Rezzolla, Uwe Dettmar

M87: perché non Sagittarius A*? Noi ci aspettavamo Sagittarius A*, il buco nero centrale della nostra galassia…

«Questo è stato il segreto tenuto meglio da tutta la collaborazione. In un buco nero, il tempo scala dipende dalla massa. Il tempo scala tipico di M87 è circa due giorni. Quindi un oggetto, un pezzo del disco, gira intorno al disco in circa due giorni. Le nostre osservazioni durano 8 ore e quindi fondamentalmente per noi appare come un oggetto statico. Viceversa, Sagittarius A* è mille volte più leggero e il tempo scala è soltanto di qualche minuto. Questo vuole dire che l’immagine che noi abbiamo è estremamente variabile e dobbiamo cercare di capire dov’è, ad esempio, la regione scura, perché a volte quella regione scura diventa chiara, per via della variabilità. È un po’ come immaginare di fare una foto a un lago di montagna o a un fiume in piena. Chiaramente il lago di montagna è tranquillo, è molto più facile da fotografare e tutti i dettagli si vedono bene. In un fiume in piena si può fare ancora una foto ma bisogna capire cosa è turbolento e cosa invece è costante».

Avete detto che la teoria della relatività di Einstein spiega perfettamente questa misura, quello che stiamo vedendo. Ma avete anche aggiunto che non si può escludere che esistano altre teorie che rappresentano questi dati. Però questa misura è importante perché vi ha permesso di rigettare altre teorie. Cosa siete riusciti a escludere?

«All’interno della stessa teoria di Einstein ci sono altri oggetti che non sono buchi neri, tipo i wormhole o le stelle di bosoni, che sono spesso invocate per spiegare cosa succede al centro galattico o al centro delle galassie. Questi oggetti possiamo escluderli, perché sono inconsistenti con le osservazioni. In particolare, in una stella di bosoni la parte centrale sarebbe molto più chiara di quello che noi vediamo adesso. Ci sono altri oggetti che non possiamo ancora escludere, così come ci sono buchi neri in altre teorie, diverse da quelle di Einstein. Queste teorie sono molto più convolute e richiedono delle assunzioni che non trovano un riscontro semplice. In fisica vengono detto esotiche, però sono plausibili e uno scienziato ha il dovere di essere agnostico quando si tratta di stabilire cos’è che la natura vuole. In questo momento possiamo soltanto dire che queste osservazioni sono in accordo con quanto predetto da Einstein. Questa è la teoria che conosciamo meglio, la più semplice e la più naturale. Alcuni candidati li abbiamo eliminati. In futuro ne elimineremo altri. Magari elimineremo Einstein. Siamo veramente arbitri imparziali».

Guarda il video dell’accrescimento di un buco nero di Kerr e della radiazione emessa, di L. R. Weih & L. Rezzolla (Goethe University Frankfurt).

Guarda l’intervista nel servizio video di MediaInaf Tv:

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Maura Sandri: Tecnologa dell'Osservatorio di astrofisica e scienza dello spazio di Bologna. Si occupa della progettazione e caratterizzazione di ottiche per satelliti dedicati allo studio del fondo cosmico a microonde e di radiotelescopi. Attualmente lavora anche nell'ambito della didattica e divulgazione e fa parte della redazione di Media Inaf.