LE SCIENZE, 12 MAGGIO 2022
https://www.lescienze.it/news/2022/05/12/news/prima_immagine_buco_nero_centro_via_lattea-9380059/
La prima immagine del buco nero al centro della Via Lattea
di Matteo Serra
Cortesia ETH
La collaborazione Event Horizon Telescope ha ricostruito l’immagine del buco nero al centro della nostra galassia, chiamato Sagittarius A* e distante “appena” 27.000 anni luce dalla Terra. Questo risultato storico segue quello ottenuto dalla stessa collaborazione con il buco nero al centro della galassia M87.
Nel 1610 Galileo Galilei, con il suo telescopio, fu il primo a distinguere la presenza di un gran numero di stelle all’interno della Via Lattea. Poco più di 400 anni dopo, gli scienziati della collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) hanno ricostruito la prima immagine di Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio che si trova al centro della nostra galassia, a circa 27.000 anni luce da noi.
La scoperta, annunciata oggi e descritta in una serie di articoli pubblicati su “The Astrophysical Journal Letters”, segue quella dell’aprile 2019, quando i ricercatori dell’EHT avevano diffuso l’immagine del buco nero al centro della galassia M87, distante circa 55 milioni di anni luce dal nostro sistema solare.
I buchi neri sono gli oggetti più estremi e misteriosi del cosmo: si tratta di regioni dello spazio-tempo dove l’attrazione gravitazionale è così intensa da impedire a qualsiasi cosa, inclusa la luce, di sfuggire, una volta superato un confine di non ritorno chiamato “orizzonte degli eventi”. Gli scienziati sono ormai concordi nel ritenere che l’universo sia ricchissimo di buchi neri stellari – la cui genesi deriva dal collasso gravitazionale di stelle massicce a fine vita – ma anche che al centro di quasi tutte le galassie siano presenti buchi neri “supermassicci” estremamente pesanti, con masse milioni o miliardi di volte superiori a quella del Sole.
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La collaborazione EHT, che conta oltre 350 ricercatori appartenenti a università ed enti di ricerca di tutto il mondo, è nata con l’obiettivo di realizzare per la prima volta immagini dirette di alcuni di questi buchi neri supermassicci.
Poiché i buchi neri non emettono luce, i ricercatori puntano a ricostruire visivamente la loro “ombra”, circondata dall’anello di luce emessa dalla materia in orbita intorno al buco nero stesso.
Per riuscirci, gli scienziati hanno sfruttato i progressi più recenti della cosiddetta tecnica VLBI (Very Long Baseline Interferometry), usata fin dagli anni cinquanta dello scorso secolo in radioastronomia, che punta a correlare i dati raccolti da radiotelescopi sparsi in diverse zone del mondo, in modo da creare un unico osservatorio di dimensioni molto maggiori rispetto a quelle dei singoli telescopi.
EHT, in particolare, dispone attualmente di una rete di 11 radiotelescopi in diversi continenti, il cui insieme costituisce una “antenna virtuale” le cui dimensioni coincidono con la Terra stessa, offrendo così la massima risoluzione angolare possibile per un osservatorio che si trovi sulla superficie terrestre.
Tra il 4 e il 14 aprile 2017 gli scienziati di EHT, che allora contava su otto degli 11 radiotelescopi attuali, hanno realizzato la prima campagna osservativa dei due oggetti al centro della Via Lattea e della galassia M87. L’analisi dei dati ha portato all’immagine del buco nero di M87, pubblicata nel 2019, e oggi – finalmente – a quella di Sagittarius A*, che rappresenta al contempo la conferma che l’oggetto al centro della nostra galassia è effettivamente un buco nero.
“Da decenni era ben noto che al centro della Via Lattea esiste un oggetto compatto, tuttavia questa è la prima prova diretta che si tratti di un buco nero”, spiega Mariafelicia De Laurentis, docente all’Università Federico II di Napoli e coordinatrice del gruppo di fisica gravitazionale di EHT.
“La parte scura è l’ombra del buco nero, mentre l’intorno luminoso è costituito da un insieme di gas e polveri in orbita che emettono radiazione elettromagnetica, permettendoci così di catturarne l’immagine.”
Le osservazioni confermano che il buco nero ha una massa pari a circa quattro milioni di masse solari (1600 volte più leggero rispetto a quello di M87), in accordo con quanto previsto dalla teoria generale della relatività di Albert Einstein.
“Le dimensioni dell’ombra coincidono perfettamente con le previsioni della teoria: Einstein, insomma, anche stavolta aveva ragione”, sottolinea De Laurentis.
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Per riuscire a ricostruire in dettaglio l’immagine di Sagittarius A* è stato necessario mettere insieme molte competenze diverse, da quelle più prettamente scientifiche e tecnologiche a quelle informatiche e computazionali, come peraltro già avvenuto in occasione della realizzazione dell’immagine del buco nero di M87. Tuttavia, in questo caso le difficoltà sono state maggiori, come dimostrano i tre anni di distanza tra le due pubblicazioni. “In generale, produrre l’immagine finale richiede lo sviluppo di algoritmi ad hoc capaci di rielaborare milioni di immagini parziali, con un enorme sforzo di calcolo”, dice Rocco Lico, ricercatore all’Instituto de Astrofísica de Andalucía, in Spagna, e co-responsabile di uno dei gruppi di analisi dei dati della collaborazione. “Rispetto al buco nero di M87 abbiamo avuto inoltre due complicazioni in più: Sagittarius A* ha tempi di variabilità molto più corti, quindi la sorgente cambia nel momento stesso in cui la osserviamo, e inoltre tra noi e il centro galattico è presente il mezzo interstellare, che ha l’effetto di ‘sfocare’ l’immagine che otteniamo. Per ovviare a questi problemi abbiamo dovuto sviluppare altre tecniche ad hoc, con il risultato di allungare i tempi dell’analisi.”
Gli obiettivi dell’esperimento non si fermano qui. Successivamente alla campagna del 2017, che ha prodotto i risultati presentati finora, si sono svolti altri cicli di osservazioni nel 2018, 2021 e 2022. L’analisi dei dati raccolti è tuttora in corso, e in futuro potrà portare a un miglioramento della precisione delle immagini dei due buchi neri, oltre a una verifica ancora più dettagliata delle previsioni della relatività generale.
Finiremo tutti lì?