La prima immagine di un buco nero, un’impresa storica, fu quella di M87*. Si tratta del mostro supermassiccio che risiede nel cuore della vasta galassia ellittica M87. Questa scoperta rivoluzionaria è stata resa possibile grazie al lavoro pionieristico dell’Event Horizon Telescope (EHT).
La rivoluzione di M87*
I campi magnetici cosmici possono essere misurati e studiati analizzando la polarizzazione della luce. La luce, quando si propaga nello spazio, oscilla in direzioni specifiche e queste oscillazioni sono influenzate da forti campi magnetici, creando un modello di polarizzazione distintivo. Un’analogia utile è quella degli occhiali 3D, che usano luce polarizzata per presentare due immagini diverse a ciascun occhio, creando l’illusione della profondità. Allo stesso modo, un forte campo magnetico intorno a un buco nero può alterare la luce in modo che la sua polarizzazione possa essere osservata.
Nonostante M87 si trovi a 55 milioni di anni luce di distanza, le osservazioni hanno fornito dettagli sorprendenti. Il buco nero al suo centro ha una massa sbalorditiva, circa 6 miliardi di volte quella del nostro Sole. L’EHT ha osservato la polarizzazione del plasma circostante in diverse occasioni: nel 2017, nel 2018 e nel 2021. I dati mostrano un cambiamento notevole e inaspettato: inizialmente, il plasma polarizzato ruotava in una direzione, poi è sembrato stabile e, nelle osservazioni più recenti, ha invertito completamente la sua direzione di rotazione.
Paul Tiede, co-autore principale della ricerca, ha commentato la scoperta, sottolineando che, sebbene la dimensione dell’anello del buco nero sia rimasta costante, confermando le previsioni della teoria di Einstein, il modello di polarizzazione è cambiato in modo significativo. Ciò suggerisce che il plasma magnetizzato che vortica vicino all’orizzonte degli eventi è estremamente dinamico e complesso, spingendo i modelli teorici attuali ai loro limiti.
Il mistero dei getti relativistici
La scoperta che il modello di polarizzazione del buco nero M87* ha invertito la sua direzione dal 2017 al 2021 ha colto di sorpresa gli astronomi. Come ha notato Jongho Park, astronomo della Kyunghee University, questo cambiamento inaspettato “mette in discussione i nostri modelli e dimostra che c’è ancora molto che non comprendiamo in prossimità dell’orizzonte degli eventi”.
M87* non è solo un buco nero, ma è anche la sorgente di un getto di materiale che si estende per circa 5.000 anni luce. Questo getto è formato da particelle che viaggiano a una velocità prossima a quella della luce. Comprendere le proprietà magnetiche del buco nero è cruciale per svelare i misteri dietro la formazione di questi getti.
Eduardo Ros del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) ha sottolineato l’importanza di questi getti, affermando che svolgono un ruolo chiave nel modellare l’evoluzione delle galassie, regolando la formazione stellare e distribuendo energia su enormi distanze. Poiché il getto di M87* emette in tutto lo spettro elettromagnetico, funge da laboratorio naturale per studiare questi fenomeni cosmici estremi.
L’Event Horizon Telescope (EHT) opera grazie a una tecnica incredibile chiamata interferometria. Utilizzando una rete di telescopi dislocati in tutto il mondo per osservare simultaneamente lo stesso oggetto, gli astronomi riescono a simulare un unico telescopio virtuale che ha le dimensioni del nostro pianeta. Nelle misurazioni del 2021, l’aggiunta di due nuovi telescopi (Kitt Peak in Arizona e NOEMA in Francia) e l’aggiornamento di altri ha permesso di ottenere dati ancora più precisi, offrendo una visione senza precedenti del buco nero.
Un’infrastruttura in crescita
L’Event Horizon Telescope (EHT) è un progetto in continua evoluzione, la cui potenza e precisione aumentano di anno in anno grazie a un impegno costante nel miglioramento tecnologico e scientifico. Non si tratta di un singolo telescopio, ma di una rete globale di osservatori che lavorano in tandem, e ogni upgrade incrementa la loro capacità di scrutare i confini più remoti del Cosmo.
Il progresso dell’EHT si basa sull’aggiunta di nuovi telescopi alla rete già esistente. Ogni nuovo osservatorio aggiunto a questa “virtuale parabola grande quanto la Terra” aumenta la risoluzione e la sensibilità dell’intero sistema. Immaginiamo una rete di pescatori: più i nodi sono fitti e distribuiti, maggiore è la probabilità di catturare un pesce e più dettagliata sarà la sua sagoma. Allo stesso modo, l’inclusione di nuovi siti, come il Kitt Peak e il NOEMA, ha permesso agli scienziati di raccogliere una maggiore quantità di dati simultanei, riducendo le “zone d’ombra” e producendo immagini più nitide e ricche di dettagli.
Oltre all’espansione della rete, il progetto si concentra sull’aggiornamento della strumentazione e sullo sviluppo di nuovi algoritmi. I telescopi esistenti vengono dotati di ricevitori e processori più sofisticati, capaci di captare segnali più deboli e di processarli con maggiore efficienza. Questi miglioramenti hardware sono affiancati da progressi nel campo del software e dell’analisi dati. Gli scienziati sviluppano algoritmi sempre più avanzati per “ricostruire” le immagini dai dati grezzi, un processo che richiede calcoli complessi e un’enorme capacità di elaborazione. Questi algoritmi, come ha sottolineato Michael Janssen, permettono di estrarre nuove informazioni da dati già acquisiti, rivelando dettagli che in precedenza erano invisibili.
Questo ciclo virtuoso di miglioramenti non solo conferma le teorie esistenti, ma apre anche la strada a nuove scoperte e, soprattutto, a nuove domande. La capacità di osservare cambiamenti inaspettati, come l’inversione della polarizzazione di M87*, mette in discussione i modelli teorici attuali e spinge la ricerca verso orizzonti inesplorati. Ogni nuova misurazione dell’EHT non è solo una conferma di ciò che già sappiamo, ma un trampolino di lancio verso la comprensione di fenomeni cosmici che restano ancora avvolti nel mistero, garantendo che ci sarà ancora molto lavoro da fare negli anni a venire.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
