Ieri gli scienziati che collaborano all’imponente progetto Event Horizon Telescope (EHT) hanno rilasciato un’immagine di Sgr A* (Sagittario A*), il gigantesco buco nero che si muove al centro della nostra galassia, la Via Lattea, regalando al mondo intero la seconda fotografia mai scattata di un buco nero supermassiccio e questa volta è un buco nero relativamente vicino a casa.
Questo regalo celeste proviene dallo stesso progetto che ha fatto scalpore nel 2019 quando hanno rilasciato la prima immagine scattata di un buco nero, quella foto arancione sfocata ora iconica mostrava un buco nero supermassiccio nel cuore di una galassia gigante chiamata Messier 87, o M87, che si trova a 55 milioni di anni luce dalla Terra.
Il risultato innovativo ha aiutato gli scienziati a verificare la forma circolare di questi oggetti e a confermare ulteriormente la teoria della relatività generale di Albert Einstein, che prevedeva l’esistenza dei buchi neri.
Ora, la squadra è tornata con un’altra foto di un buco nero, e questo si troverebbe proprio nel “nostro cortile”. Situato a 26.000 anni luce dalla Terra, si pensa che Sgr A* (o Sagittario A*) abbia circa 4 milioni di volte la massa del nostro Sole, con gli scienziati che hanno dedotto la sua esistenza al centro della nostra galassia per decenni in base al modo in cui gli oggetti si muovono attorno a quest’ultimo.
Questa tuttavia è la prima volta che abbiamo un’immagine diretta della sua area centrale oscura, o “ombra”, ancora più prova della vita del nesso del nostro vicinato cosmico.
“Finora non avevamo l’immagine diretta che confermasse che Sgr A* fosse davvero un buco nero. Questa immagine mostra un anello luminoso che circonda l’oscurità, il segno rivelatore dell’ombra del buco nero”.
ha detto Feryal Özel, astronomo dell’Università dell’Arizona e membro dell’EHT, durante una conferenza stampa in cui annunciava la notizia.
Con ogni nuova immagine di buco nero supermassiccio che otteniamo, gli scienziati imparano qualcosa in più su questi oggetti enigmatici, e a tal proposito Meredith Clark Powell, ricercatrice di buchi neri presso la Stanford University, ha affermato:
“Questi buchi neri supermassicci, non sappiamo davvero come si siano formati o siano cresciuti così grandi, quindi è un’area di ricerca molto attiva”.
In verità, non si può catturare direttamente un’immagine di un buco nero, questi ultimi per loro stessa natura, non possono essere “visti”, poiché questi oggetti sono così massicci che nulla può sfuggire alla loro attrazione gravitazionale, inclusa la luce, invece possiamo catturare la sagoma di un buco nero.
Se un buco nero supermassiccio è circondato da un disco vorticoso di gas e polvere, quel materiale brillerà poiché il gas e la polvere vengono accelerati e riscaldati dalla potente attrazione gravitazionale del buco vicino, pertanto ciò che EHT sta effettivamente catturando è l’ombra del buco nero sullo sfondo di quel gas e di quella polvere incandescenti.
Come abbiamo ottenuto la foto di Sgr A*
Scattare foto di queste ombre dei buchi neri non è un compito semplice però, infatti per catturare un’immagine come questa del Sgr A*, un singolo telescopio dovrebbe avere le dimensioni del pianeta Terra per portare a termine il lavoro, secondo il gruppo Event Horizon Telescope.
Poiché la costruzione di un tale apparato non è esattamente realistica, gli scienziati hanno escogitato una soluzione alternativa, l’EHT, che è una vasta gamma di antenne radio sparse in cinque diversi continenti.
I radiotelescopi lavorano tutti insieme per osservare lo stesso oggetto, comportandosi come se fossero un gigantesco telescopio delle dimensioni di un pianeta. Spetta quindi agli scienziati dell’EHT mettere insieme i dati raccolti dai telescopi per creare un’unica immagine.
EHT ha utilizzato la stessa tecnica per catturare M87, ovvero otto antenne radio EHT hanno trascorso una settimana osservando quel buco nero nell’aprile 2017, il che ha poi comportato mesi e mesi di lavoro per compilare i dati nell’immagine che alla fine è stata rilasciata, allo stesso tempo, EHT ha anche osservato Sagittarius A*, ma creare la sua immagine si è rivelato molto più impegnativo e dispendioso in termini di tempo.
“Scattare una foto con l’EHT è come ascoltare una canzone suonata su un pianoforte a cui mancano molti tasti”
ha detto durante la conferenza stampa Katie Bouman, un’astronoma del Caltech.
Sebbene sia più vicino alla Terra del buco nero di M87, Sgr A* è più piccolo e meno attivo e il materiale che circonda l’oggetto è molto più debole, il che rende più difficile l’osservazione, inoltre il materiale che circonda Sgr A* mostra uno strano bagliore quando le particelle che circondano il buco nero vengono accelerate a energie molto più elevate.
Sebbene crei un interessante spettacolo di luci, cambia la composizione del buco nero ogni poche ore, rendendolo difficile da osservare nel tempo, inoltre il materiale che vortica intorno a Sgr A* vicino all’orizzonte degli eventi –il punto di non ritorno per le particelle che cadono nel buco nero– si muove così incredibilmente velocemente che l’oggetto sembra cambiare in tempo reale.
“Ciò significa che mentre stavamo raccogliendo dati durante la rotazione terrestre, il materiale vorticava attorno a Sgr A* così rapidamente che l’aspetto di Sgr A* poteva cambiare di minuto in minuto”
ha detto Bouman.
In aggiunta a tutto questo, Sgr A* è nella nostra stessa galassia, il che rende più difficile vederlo dalla Terra, infatti osservare questo buco nero significa scrutare attraverso il piano galattico della Via Lattea e tutto il materiale gassoso tra noi e il buco nero, e purtroppo ciò fornisce molte interferenze che gli scienziati hanno dovuto aggirare.
“Il risultato è un’immagine che fino a quando non abbiamo terminato le nostre analisi, non eravamo mai sicuri di poter ottenere”
ha detto durante la conferenza stampa Vincent Fish, astronomo del MIT Haystack Observatory e collaboratore dell’EHT.
Quando gli scienziati dell’EHT hanno osservato Sgr A*, hanno raccolto circa 3,5 petabyte di dati, che è equivalente a circa 100 milioni di video TikTok, secondo quanto detto da Fish, il che ovviamente si traduce in un numero troppo grande di dati da trasmettere in streaming su Internet.
Il team ha dovuto trasferire le informazioni inviando centinaia di dischi rigidi ai centri di correlazione di Westford, Massachusetts e Bonn, Germania, lì i supercomputer hanno compilato i segnali insieme.
Successivamente, i dati sono stati sottoposti a un intenso processo di calibrazione, mentre gli scienziati hanno tentato di costruire la migliore immagine possibile della sagoma e del plasma del buco nero, e parte di questo processo di calibrazione ha dovuto spostarsi anche online quando è arrivata la pandemia di COVID-19.
L’immagine risultante è quella che è stata svelata oggi, anche se può sembrare un po’ sfocata all’osservatore medio, tuttavia questo è semplicemente dovuto ai limiti dei nostri strumenti qui sulla Terra.
“Ogni telescopio ha qualcosa che chiamiamo limite di diffrazione. Sono le caratteristiche migliori che può vedere, e questo è fondamentalmente il livello che stiamo vedendo qui.”
ha detto durante la conferenza stampa Michael Johnson, astrofisico dell’Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.
Nonostante ciò, con questa immagine sfocata, gli scienziati hanno già imparato molto, per prima cosa hanno stabilito che Sgr A* non è un buco nero particolarmente affamato, solo una piccola parte del materiale che circonda l’oggetto lo fa effettivamente all’interno.
“Se il monsignor A* fosse una persona, consumerebbe un solo chicco di riso ogni milione di anni”
ha detto Johnson. Anche Sgr A* non converte gran parte della sua energia gravitazionale in luce, e l’attrazione gravitazionale di alcuni buchi neri, come quello al centro di M87, può effettivamente accelerare il plasma circostante, provocando la fuoriuscita del materiale sotto forma di getti di luce.
Non è il caso di Sgr A*, che è un tipo di buco nero molto più silenzioso, con quel tipo di buco nero che potrebbe essere lo standard, e come affermato da Johnson:
“Sgr A* ci offre una visione dello stato molto più standard dei buchi neri, silenziosi e quiescenti. L’M87 è stato emozionante perché straordinario. Sgr A* è emozionante perché è comune”.
Ora, con due immagini di buchi neri nel suo curriculum, la collaborazione EHT ha grandi progetti per il futuro, essa sta infatti aggiungendo ancora più telescopi con l’obiettivo di creare l’Event Horizon Telescope (ngEHT) di prossima generazione, ciò consentirà potenzialmente agli scienziati di elaborare un’immagine in movimento di un buco nero, mostrando come si evolve nel tempo.
“Questo miglioramento ci aiuterà a passare da queste immagini fisse a catturare i primi filmati ad alta risoluzione di buchi neri, permettendoci di vederli in azione e continuando questa ricerca verso il confine dell’ignoto”
ha infine concluso Johnson.
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