La prima immagine diretta in assoluto dell’orizzonte degli eventi di un buco nero è stata un’impresa davvero impressionante di ingegnosità scientifica. Ma L’immagine ricavata, pur essendo emozionante, aveva una risoluzione relativamente bassa.
Le tecniche e la tecnologia saranno perfezionate e si prevede che le future immagini dirette dei buchi neri miglioreranno con il tempo. Intanto, una nuova visualizzazione della NASA, mostra cosa potremmo aspettarci di vedere nelle immagini ad alta risoluzione di un buco nero supermassiccio particolarmente attivo.
I buchi neri supermassicci stanno al centro della maggior parte delle grandi galassie, ma non sappiamo ancora come e perché; se sia venuto prima il buco nero o la galassia è una delle grandi domande della cosmologia.
Quello che sappiamo è che sono davvero enormi, grandi milioni o miliardi di volte la massa del Sole; inoltre, possono influenzare la formazione stellare; un altro fatto che sappiamo è che quando diventano attivi e iniziano ad ingoiare materia, possono diventare gli oggetti più luminosi nell’Universo. Nel corso dei decenni, abbiamo anche capito alcune delle loro strane dinamiche.
Prima immagine diretta di un buco nero, M87 *. (Collaborazione EHT)
In effetti, la primissima immagine simulata di un buco nero, calcolata utilizzando un computer IBM 7040 a schede perforate degli anni ’60 e tracciata a mano dall’astrofisico francese Jean-Pierre Luminet nel 1978, assomiglia ancora molto alla simulazione della NASA.
In entrambe le simulazioni (quella nuova la vedete nell’immagine di copertina e l’opera di Luminet qui sotto), si vede un cerchio nero al centro. Questo è l’orizzonte degli eventi, il punto in cui le radiazioni elettromagnetiche, luce, onde radio, raggi X e così via, non riescono a raggiungere la velocità di fuga dall’attrazione gravitazionale del buco nero.
(Jean-Pierre Luminet)
Al centro del buco nero c’è la parte anteriore del disco di materiale che vortica attorno al buco nero, simile al mulinello generato dall’acqua mentre cade in uno scarico. La velocità del materia vorticante, a causa dell’attrito, genera una radiazione così intensa che possiamo rilevarla con i nostri telescopi e questo è ciò che si vede nella foto di M87 *.
Si può vedere l’anello fotonico, un perfetto anello di luce attorno all’orizzonte degli eventi. E si può vedere anche un’ampia striscia di luce attorno al buco nero. Quella luce proviene effettivamente dalla parte del disco di accrescimento dietro il buco nero; ma la gravità è così intensa, anche al di fuori dell’orizzonte degli eventi, che deforma lo spaziotempo e piega il percorso della luce attorno al buco nero.
Si vede distintamente anche che un lato del disco di accrescimento è più luminoso dell’altro. Questo effetto è chiamato raggiante relativistico ed è causato dalla rotazione del disco. La parte del disco che si sta muovendo verso di noi è più luminosa perché si sta avvicinando alla velocità della luce. Questo movimento produce un cambiamento di frequenza nella lunghezza d’onda della luce. Si chiama effetto Doppler.
Il lato che si sta allontanando da noi, quindi, è più debole, perché quel movimento ha l’effetto opposto.
“È proprio questa forte asimmetria di apparente luminosità“, ha scritto Luminet in un documento dell’anno scorso, “che è la firma principale di un buco nero, l’unico oggetto celeste in grado di dare alle regioni interne di un disco di accrescimento una velocità di rotazione vicina alla velocità della luce e indurre un effetto Doppler molto forte“.
Simulazioni come queste possono aiutarci a comprendere la particolare fisica che agisce attorno ai buchi neri supermassicci e questo ci aiuta a capire cosa stiamo vedendo quando guardiamo l’immagine di M87 *.
