Dopo la prima foto di un buco nero, chiamato con il termine di M87, circa due anni fa, ora quella stessa immagine si arricchisce di dettagli che ci permettono un ritratto più preciso. La nuova foto del buco nero è infatti ricavata dagli stessi dati, ma è vista attraverso l’equivalente di un filtro polaroid, come quelli che si montano sulle macchine fotografiche per eliminare i riflessi indesiderati.

ECLISSI LUNARI

In questo modo, i ricercatori hanno ottenuto un altro risultato storico: «Queste immagini, infatti, ci permettono per la prima volta di leggere i campi magnetici nelle vicinanze dell’orizzonte degli eventi, e i flussi di particelle che accrescono il buco nero o vengono espulsi in getti», spiega Ciriaco Goddi il primo degli autori degli studi pubblicati su questa nuova scoperta.

Immagine deformata

STAZIONE SPAZIALE INTERNAZIONALE ISS

La prima foto di M87, un buco nero al centro dell’omonima galassia, fu pubblicata il 10 aprile del 2019 e fece subito il giro del mondo. Qualcuno l’ha definita la foto del secolo, e in effetti è straordinaria per molte ragioni. Un buco nero è un corpo celeste la cui gravità è talmente intensa che nulla, nemmeno la luce, può uscire da una superficie che lo circonda, detta orizzonte degli eventi. Dunque, per definizione un buco nero non si può vedere! Quello che la foto in questione mostra, infatti, non è l’orizzonte in sé, ma la radiazione emessa dalla materia subito prima di varcare la soglia di non ritorno dello stesso foro. Si tratta di un’immagine deformata, a causa delle distorsioni dello spazio-tempo indotte dal buco nero. Per questo appare come attraverso una lente, e prende la forma di un anello visibile attraverso la frequenza di onde radio.

Una rete di osservatori 

IMMAGINE MAGNETICA DI UN BUCO NERO

Realizzare una foto di questo tipo non è facile, perché i buchi neri sono piccoli e per osservarli c’è bisogno di una risoluzione angolare che nessun singolo telescopio è in grado di raggiungere. Per questo è nato l’Event Horizon Telescope (EHT), un network di otto telescopi sparsi su tutto il globo, che si comportano come un unico strumento, grande come il nostro Pianeta e con una risoluzione capace di distinguere piccolissimi oggetti delle dimensioni di una penna sulla Luna. Sono state utilizzate anche le 66 antenne del radiotelescopio Alma (Atacama large millimeter/submillimeter array) dell’Osservatorio Europeo Meridionale (Eso).

VIA LATTEA

Le attenzioni di EHT si sono focalizzate sui M87, che è il buco nero con le dimensioni angolari maggiori. Gli altri buchi neri sono o troppo piccoli o troppo lontani. M87 è un buco nero con massa pari a 6,5 miliardi di masse solari, situato a 55 milioni di anni luce da noi nella costellazione della Vergine. Gli astronomi lo conoscono da tempo, per via di uno spettacolare getto di materia che emette e che si estende per molte migliaia di anni luce. Quel getto è generato proprio dal campo magnetico nelle immediate vicinanze dell’orizzonte degli eventi.

LUNA

Lo studio è stato pubblicato su Astrophysical Journal Letters, e poi condotto con la collaborazione dello European Southern Observatory (Eso) e con un’importante partecipazione italiana, con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e l’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf).

Perché questa nuova fotografia rappresenta un’innovazione?

SATELLITE ARTIFICIALE

Nello stesso modo in cui gli occhiali da sole polarizzati aiutano a vedere meglio riducendo i riflessi e l’abbagliamento dovuto alle superfici brillanti, i ricercatori hanno reso più nitida la visione della regione intorno al buco nero, osservando come sia polarizzata la luce che ne fuoriesce. Le striature mostrate nell’immagine hanno permesso così di ottenere la mappa delle linee del campo magnetico presenti sul bordo del buco nero.

«Possiamo dire di avere aggiunto un’altra pagina alla fisica dei buchi neri. Nessuno era stato in grado di arrivare così vicino all’orizzonte degli eventi finora», spiega Maria Felicia De Laurentis, dell’Università Federico II di Napoli e dell’Infn, e membro del Consiglio scientifico di Eht. Due anni fa era già diventato celebre con i suoi scatti su tutti i social, ma ora il buco nero al centro della galassia M87 è stato fotografato in modo nuovo. E’ stata, infatti, la prima volta che gli astronomi sono stati in grado di misurare la polarizzazione, un segnale della presenza dei campi magnetici, così vicino al confine di un buco nero.

VEDUTA SPAZIALE, Stati Uniti, Texas

Hanno scoperto che una frazione significativa della luce intorno al buco nero di M87 è polarizzata. «Questo lavoro è una pietra miliare importante: la polarizzazione della luce trasporta informazioni che ci consentono di comprendere meglio la fisica che porta all’immagine che abbiamo visto nell’aprile 2019» sanciscono gli studiosi coordinatori e aggiungono che «svelare questa nuova immagine a luce polarizzata ha richiesto anni di lavoro a causa delle complesse tecniche necessarie per ottenere e analizzare i dati».

«Le osservazioni suggeriscono – spiega Jason Dexter, assistente professore presso l’Università del Colorado a Boulder (USA) e coordinatore del gruppo di lavoro teorico dell’EHT – che i campi magnetici al bordo del buco nero sono abbastanza forti da respingere il gas caldo e aiutarlo a resistere alla forza di gravità. Solo il gas che scivola attraverso il campo può spiraleggiare verso l’interno fino all’orizzonte degli eventi».

BUCO NERO

Cosa sono i buchi neri?

In astrofisica un buco nero è un corpo celeste dotato di campo gravitazionale così intenso da non lasciare sfuggire né la materia, né una radiazione elettromagnetica, una regione dello spazio-tempo con una curvatura sufficientemente grande che nulla dal suo interno può uscire, nemmeno la luce. Il buco nero è il risultato di implosioni di masse sufficientemente elevate.

SISTEMA SOLARE

La gravità domina su qualsiasi altra forza, sicché si verifica un collasso gravitazionale che tende a concentrare lo spazio-tempo in un punto al centro della regione, dove è teorizzato uno stato della materia di curvatura tendente ad infinito e volume tendente a zero chiamato singolarità, con caratteristiche sconosciute ed estranee alle leggi della relatività generale. Il limite del buco nero è definito orizzonte degli eventi, regione che ne delimita in modo peculiare i confini osservabili. L’esistenza di tali oggetti è oggi definitivamente dimostrata e via via ne vengono individuati di nuovi con massa molto variabile, da valori di circa cinque miliardi di masse solari.

Servizio della RAI sulla prima foto eseguita ad un buco nero

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Camilla Fezzi
Amo il mio nome, dotato di una duplice sfaccettatura: dolce e affettuosa, ma, al contempo, forte e decisa. Mi chiamo Camilla e il mio carattere rispecchia questa duplicità. Amo scrivere e leggere romanzi, anche storici, perché possono farci vivere momenti di vita passata da non dimenticare. Però i libri fantasy e di fantascienza mi hanno aperto le ali della fantasia, portandomi a trovare sublime anche la più minuziosa descrizione. Amo l’aria aperta, vivere ciò che può essere vissuto, percepire il vento sulle guance e i raggi solari che si intrecciano alle ciglia. Mi piace l’attività fisica: da cinque anni pratico tennis, seppur la mia carriera sportiva nasca con la danza classica e la pallacanestro. Suono il pianoforte che, al pari di me, è dotato di note alte e basse, tasti bianchi e neri. Apprezzo tutte le materie nelle loro diversità: da quelle umanistiche centrate sul pensiero, la filosofia e l’animo umano fino a quelle scientifiche che con numeri e formule ci portano alla statistica, al concetto illuminista e alla ragione. Avere 15 anni vuol dire trovarsi nell’inquieta adolescenza, da attraversare e vivere cercando di trovare ogni giorno la sfaccettatura migliore.

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