Non molto tempo fa, l'idea di fotografare un buco nero era donchisciottesco come fotografare un unicorno. Ora, gli scienziati hanno non una ma due immagini di due diversi buchi neri supermassicci, ed entrambi sembrano magici come ciambelle fiammeggianti.

"Ricordo quando i buchi neri erano puramente teorici", ha detto giovedì Ellen Stofan, sottosegretario per la scienza e la ricerca allo Smithsonian ed ex capo scienziato della NASA, durante un panel post-rivelazione. Moderata da Stofan, la conversazione ha riunito quattro membri del team di scienziati guidato da Harvard che nel 2019 ha rivelato al mondo la prima immagine di un buco nero, un colosso soprannominato M87 dal nome della sua galassia, Messier 87. Ore prima della tavola rotonda, il team ha condiviso una seconda immagine:un primo piano della stella A del Sagittario (o Sgr A*), il buco nero che mangia luce e detriti cosmici al centro della nostra stessa galassia, la Via Lattea.

"Non ci possono essere dubbi ora che abbiamo visto i buchi neri per la prima volta", ha affermato Shep Doeleman, direttore fondatore della collaborazione Event Horizon Telescope, un team internazionale di oltre 100 scienziati guidato dal Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian. "È l'alba di una nuova era per l'astronomia."

In questa nuova era, gli scienziati potrebbero provare, o smentire, le teorie di gravità e relatività di lunga data di Einstein, trovare la Terra 2.0 o scoprire un wormhole in un altro universo. (Quest'ultimo non sarà così difficile per Doeleman, che ha detto, sfacciato, di venire da un altro universo.)

Fotografare un buco nero è ancora più difficile di quanto sembri. Per catturare immagini di oggetti così lontani, "avresti bisogno di un telescopio delle dimensioni della Terra", ha affermato Kari Haworth, ingegnere e capo della tecnologia per il Center for Astrophysics. "Non l'abbiamo fatto perché è impossibile e rovinerebbe il punto di vista di molte persone", ha detto.

Invece, i ricercatori hanno trasformato la Terra in un gigantesco telescopio coordinando singole macchine posizionate alle Hawaii, Cile, Messico, Spagna, Francia e altre località. Ogni squadra ha dovuto scattare una foto esattamente nello stesso momento. Perché i buchi neri divorano tutto ciò che si avvicina troppo, anche la luce, non possono essere visti. Ma la loro massiccia gravità attira e comprime la luce e i detriti vicini, creando un vortice gassoso rotante che pullula di energia. "Trasformare la materia che cade in luminosità", così diceva Doeleman.

Quella luminosità può essere vista e fotografata. Parte della luce che viene attirata nel campo gravitazionale del buco nero fa un'inversione a U o un loop-de-loop prima di scappare e sparare in direzione della Terra, portando un'immagine della sua provenienza. La fotografia finale del team EHT è un insieme di immagini scattate da ciascun telescopio e impilate una sopra l'altra. Per combinare tutti quei dati, che sono leggeri, catturati in un momento molto preciso nel tempo, il team aveva bisogno di realizzare un'altra strana impresa. Ciascun team di telescopi ha congelato la propria luce, l'ha conservata su dischi rigidi (è troppo massiccia per essere inviata su Internet) e l'ha portata, in aereo, in una posizione centrale.

M87, il primo buco nero a ricevere il trattamento stellare, è circa 1.000 volte più grande della stella A del Sagittario e molto più stabile, ma le immagini sono risultate quasi le stesse, un colpo di stato per l'EHT e Albert Einstein. Einstein ha teorizzato che i buchi neri hanno solo tre caratteristiche - massa, rotazione e carica - e nessun "capelli" (come gli astrofisici amano chiamare proprietà aggiuntive). L'unica differenza è una leggera sfocatura nell'immagine della stella A del Sagittario. Il buco nero della nostra galassia è più esigente, irrequieto come un bambino, ed è più difficile catturare un'immagine chiara di qualcosa che è in continua evoluzione, ha affermato l'astrofisico Paul Tiede. Inoltre, c'è una zuppa cosmica tra noi e la stella A del Sagittario, che oscura leggermente le immagini. "Anche con questo", ha detto Tiede, "sono ancora colpito da quanto siano simili queste immagini".

Dal modo in cui i buchi neri sono descritti, potresti aspettarti che siano mostri insaziabili, che risucchiano tutto nello spazio come lo scarico di una vasca da bagno. Non esattamente. Sebbene siano gli oggetti più potenti dell'universo (Doeleman ha detto che un buco nero formato dalla piegatura della Terra a metà potrebbe alimentare Manhattan per un anno) non stanno divorando intere galassie, ma solo deformando lo spazio-tempo e spostando gli oggetti dalla loro destinazione percorsi.

Questa è una buona notizia perché il team EHT sospetta che ci sia un buco nero supermassiccio al centro di ogni galassia. Ma anche con queste nuove immagini, Tiede ha detto:"Non sappiamo quasi nulla di loro". (Alla domanda sul motivo per cui i buchi neri sono a forma di ciambella, ha risposto:"Perché sono deliziosi.")

"I buchi neri vivono alla frontiera delle nostre attuali conoscenze di fisica e astrofisica", ha detto Angelo Ricart, che ha portato il suo buco nero domestico chiamato Poe, una morbida sfera nera con due occhi finti, alla tavola rotonda. Queste nuove immagini stanno già aiutando Ricate e altri scienziati a studiare la strana fisica dei gas surriscaldati in orbita attorno ai buchi neri, così come il modo in cui i colossi emettono getti di questi gas un milione di anni luce in qualsiasi direzione. Quei jet, ha detto Ricate, potrebbero aiutare a spiegare "la nostra storia di origine cosmica", avere effetti profondi su come si evolve la nostra galassia, o collegare teorie del molto grande con il molto piccolo per supportare una teoria di tutto. "Ci sono molte cose che non capiamo ancora del tutto in questo ambiente estremo", ha detto.

Per ottenere una migliore comprensione, Doeleman vuole costruire un telescopio ancora più grande posizionando un altro dispositivo di imaging su un satellite in orbita attorno alla Terra. Spera anche di catturare qualcosa di più eccitante di una foto di un buco nero:un filmato di un buco nero.

"Se potessimo cronometrare le orbite della materia, sarebbe un test completamente diverso della teoria di Einstein", ha detto. + Esplora ulteriormente

Scattare un buco nero:come funziona il supertelescopio EHT

Questa storia è stata pubblicata per gentile concessione della Harvard Gazette, il giornale ufficiale dell'Università di Harvard. Per ulteriori notizie sull'università, visita Harvard.edu.