La prima immagine di un buco nero supermassiccio al centro di una galassia mostra come abbiamo, in un senso, osservava l'invisibile.

L'immagine spettrale è una mappa di intensità radio del plasma incandescente dietro, e quindi sagomando, l'"orizzonte degli eventi" del buco nero, il mantello sferico dell'invisibilità attorno a un buco nero dal quale nemmeno la luce può sfuggire.

La "fotografia" radio è stata ottenuta da una collaborazione internazionale che ha coinvolto più di 200 scienziati e ingegneri che hanno collegato alcuni dei radiotelescopi più capaci del mondo per vedere efficacemente il buco nero supermassiccio nella galassia noto come M87.

Allora come diavolo siamo arrivati ​​a questo punto?

Dalle "stelle oscure"

Fu l'astronomo inglese John Michell che nel 1783 formulò per primo l'idea di "stelle oscure" così incredibilmente dense che sarebbe impossibile scappare dalla loro gravità, anche se si trattasse di un fotone in grado di muoversi alla velocità della luce.

Le cose hanno fatto molta strada da quell'intuizione pionieristica.

A gennaio di quest'anno, gli astronomi hanno pubblicato un'immagine dell'emissione proveniente dalla sorgente radio nota come Sagittarius A*, la regione immediatamente circostante il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia.

Impressionante, quell'immagine aveva dettagli su scale fino a nove volte la dimensione dell'orizzonte degli eventi del buco nero.

Ora, l'Event Horizon Telescope (EHT) è riuscito a risolvere l'orizzonte degli eventi attorno al buco nero supermassiccio in M87, una galassia relativamente vicina da cui la luce impiega 55 milioni di anni luce per raggiungerci, a causa della sua distanza.

Figure astronomiche

Gli oggetti astronomici sono dotati di cifre astronomiche, e questo obiettivo non fa eccezione.

Il buco nero di M87 ha una massa che è 6,5 miliardi di volte quella del nostro Sole, che a sua volta è un terzo di un milione di volte la massa della Terra. Il suo orizzonte degli eventi ha un raggio di circa 20 miliardi di chilometri, più di tre volte la distanza di Plutone dal nostro Sole.

È, però, lontano, e l'incredibile impresa ingegneristica richiesta per vedere un tale obiettivo è simile al tentativo di osservare un oggetto di 1 mm di dimensione da una distanza di 13, 000 km.

Questo risultato da premio Nobel è, Certo, nessuna scoperta accidentale, ma una misurazione costruita su generazioni di intuizioni e scoperte.

Previsioni senza osservazione

Agli inizi del 1900, notevoli progressi si sono verificati dopo che Albert Einstein ha sviluppato le sue teorie della relatività. Queste equazioni durature collegano spazio e tempo, e dettare il movimento della materia che a sua volta detta i campi gravitazionali e le onde nello spaziotempo.

Subito dopo, nel 1916, gli astronomi Karl Schwarzschild e Johannes Droste si resero conto indipendentemente che le equazioni di Einstein davano origine a soluzioni contenenti una "singolarità matematica", un punto indivisibile di volume nullo e massa infinita.

Studiando l'evoluzione delle stelle negli anni '20 e '30, i fisici nucleari sono giunti alla conclusione apparentemente inevitabile che, se sufficientemente massicci, alcune stelle finirebbero la loro vita in un catastrofico collasso gravitazionale risultante in una singolarità e nella creazione di una "stella congelata".

Questo termine rifletteva la bizzarra natura relativa del tempo nella teoria di Einstein. All'orizzonte degli eventi, il famigerato confine di non ritorno che circonda una stella così crollata, il tempo sembrerà congelarsi per un osservatore esterno.

Mentre i progressi nel campo della meccanica quantistica hanno sostituito la nozione di singolarità con un punto quantico altrettanto sconcertante ma finito, la superficie reale, e interni, dei buchi neri rimane un'area attiva di ricerca oggi.

Sebbene la nostra galassia possa contenere milioni di buchi neri di massa stellare di John Michell, di cui sappiamo dove si trovano circa una dozzina, i loro orizzonti degli eventi sono troppo piccoli per essere osservati.

Per esempio, se il nostro Sole dovesse collassare in un buco nero, il raggio del suo orizzonte degli eventi sarebbe di soli 3 km. Ma la collisione di buchi neri di massa stellare in altre galassie è stata notoriamente rilevata utilizzando onde gravitazionali.

Alla ricerca di qualcosa di supermassiccio

Gli obiettivi dell'EHT sono quindi legati ai buchi neri supermassicci situati al centro delle galassie. Il termine buco nero in realtà è entrato in uso solo tra la metà e la fine degli anni '60, quando gli astronomi iniziarono a sospettare che "stelle oscure" veramente massicce alimentassero i nuclei altamente attivi di alcune galassie.

Numerose teorie abbondano per la formazione di questi buchi neri particolarmente massicci. Nonostante il nome, i buchi neri sono oggetti, piuttosto che buchi nel tessuto dello spaziotempo.

Nel 1972, Robert Sanders e Thomas Lowinger hanno calcolato che al centro della nostra galassia risiede una massa densa pari a circa un milione di masse solari.

Nel 1978, Wallace Sargent e colleghi avevano determinato che una massa densa cinque miliardi di volte la massa del nostro Sole si trova al centro della vicina galassia M87.

Ma queste masse, leggermente rivisto da allora, potrebbe essere stato semplicemente un denso sciame di pianeti e stelle morte.

Nel 1995, l'esistenza di buchi neri è stata confermata osservativamente da Makoto Miyoshi e colleghi. Utilizzando la radio interferometria, hanno rilevato una massa al centro della galassia M106, all'interno di un volume così piccolo che potrebbe essere solo, o presto sarebbe diventato, un buco nero.

Oggi, circa 130 di questi buchi neri supermassicci al centro delle galassie vicine hanno avuto le loro masse misurate direttamente dalle velocità orbitali e dalle distanze delle stelle e del gas che circondano i buchi neri, ma non ancora su una spirale mortale nel compattatore gravitazionale centrale.

Nonostante l'aumento del campione, la nostra Via Lattea e M87 hanno ancora i più grandi orizzonti degli eventi visti dalla Terra, ecco perché il team internazionale ha perseguito questi due obiettivi.

La sagoma ombrosa del buco nero in M87 è davvero un'immagine scientifica sorprendente. Mentre i buchi neri possono apparentemente fermare il tempo, va riconosciuto che il potere predittivo della scienza, quando accoppiato con l'immaginazione umana, ingegno, e determinazione, è anche una straordinaria forza della natura.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.