Lo scorso aprile suscitò grande emozione la diffusione della prima immagine di qualcosa che per lungo tempo era stato confinato all’interno delle teorie astruse, il buco nero nel cuore della galassia M87, grande come tutto il nostro sistema solare e con una massa sei miliardi e mezzo di volte maggiore di quella del nostro Sole. L’immagine fu resa possibile dall’uso di un obiettivo virtuale delle dimensioni del pianeta Terra e 4000 volte più potente del telescopio spaziale Hubble.
Secondo gli astronomi, la galassia M87, la galassia più grande e ricca di massa dell’universo circostante a noi, è cresciuta fino alle sue dimensioni attuali grazie alla fusione con un centinaio di galassie più piccole. Lo stesso buco nero al centro di M87 dovrebbe essere arrivato alle attuali dimensioni fondendosi con molti altri buchi neri della sua galassia e quelli delle galassie assorbite.
L’immagine del buco nero che siamo riusciti a vedere (grazie alle enormi dimensioni e la relativa vicinanza) è congelata nel tempo a 55 milioni di anni fa, perché tale è la sua distanza dalla Terra in anni luce. “Rispetto a 55 milioni di anni fa, sulla Terra siamo emersi noi esseri umani, con i nostri miti, culture differenziate, ideologie, lingue e credenze varie“, dice l’astrofisica Janna Levin, della Columbia University.
L’Event Horizon Telescope che ha permesso di visualizzare il buco nero è composto in realtà da 10 telescopi, collegati tra loro attraverso quattro continenti tra Stati Uniti, Messico, Cile, Spagna e Antartide, progettati ognuno per scansionare le onde radio del cosmo. Per alcuni giorni, nell’aprile del 2017, gli osservatori hanno studiato il cielo tutti insieme, creando, di fatto, un gigantesco telescopio quasi delle dimensioni del pianeta.
“Una galassia di medie dimensioni è caduta attraverso il centro di M87, e come conseguenza delle enormi forze di marea gravitazionale, le sue stelle sono ora disperse su una regione che è 100 volte più grande della galassia originale!“, Ha detto Ortwin Gerhard, a capo del gruppo di dinamiche all’Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre. Le osservazioni del luglio 2018 con il Very Large Telescope dell’ESO hanno rivelato che la galassia ellittica gigante ha inghiottito un’intera galassia di medie dimensioni nell’ultimo miliardo di anni.
M87 ospita al suo centro un buco nero supermassiccio che emette due getti di materiale nello spazio quasi alla velocità della luce. Proprio grazie alle sue enromi dimensioni e alla sua luminosità, pur essendo situato a circa 55 milioni di anni luce dalla Terra, M87 è stato oggetto di studio astronomico per oltre 100 anni ed è stato ripreso da moltei telescopi orbitali della NASA, tra cui il Telescopio Spaziale Hubble, l’Osservatorio a raggi X Chandra e NuSTAR.
Nel 1918, l’astronomo Heber Curtis notò per la prima volta “un curioso raggio dritto” che si estendeva dal centro della galassia M87. Questo getto luminoso di materiale ad alta energia, prodotto dal disco di materiale che gira rapidamente attorno al buco nero, è visibile in più lunghezze d’onda della luce, dalle onde radio fino ai raggi X. Quando le particelle nel getto colpiscono il mezzo interstellare, creano un’onda d’urto che irradia nelle lunghezze d’onda infrarosse e radio della luce, ma non della luce visibile.
A destra è la prima immagine del buco nero nel cuore della galassia M87, ripresa dall’Event Horizon Telescope. La veduta a cielo aperto dell’osservatorio a raggi X della NASA Chandra (a sinistra) rivela il getto di particelle ad alta energia lanciate dagli intensi campi gravitazionali e magnetici attorno al buco nero. Credito: raggi X (a sinistra): NASA / CXC / Università di Villanova / J. Neilsen; Radio (a destra): Event Horizon Telescope Collaboration.
Il professore di storia di Harvard, Peter L. Galison, un collaboratore dell’Event Horizon Telescope (EHT), ha affermato che gli scienziati proposero i primi argomenti teorici sui buchi neri già nel 1916. Nel 2016 gli scienziati annunciarono di avere rilevato, per la prima volta, le onde gravitazionali, che secondo molti vengono prodotte dalla fusione dei buchi neri, e quindi erano considerate la prova dell’esistenza dei buchi neri.
L’immagine del grande buco nero al centro di M87 ha segnato il culmine di anni di lavoro intrapresi da un team di 200 scienziati in 59 istituti in 18 paesi. Il progetto, al quale hanno contribuito anche altri scienziati del Black Hole Institute di Harvard, ha tratto i dati raccolti da otto telescopi le cui sedi spaziano dalle Hawaii al Polo Sud.
Ma perché siamo riusciti a fotografare un oggetto posto all’inimmaginabile distanza di 55 milioni di anni luce e non Sag A *, il buco nero rotante supermassiccio che si trova al centro della nostra galassia?
A differenza del mostro di M87, il buco nero centrale della Via Lattea, Sag A *, ha una massa quattro milioni di volte maggiore di quella del nostro Sole. Potrebbe sembrare un grande obiettivo, ma per un telescopio sulla Terra, situato a circa 26.000 anni luce (o 245 trilioni di chilometri) di distanza, è come provare a fotografare una pallina da golf sulla Luna.
“Più di 50 anni fa, gli scienziati hanno visto che al centro della nostra galassia c’era qualcosa di molto luminoso,” spiega Paul McNamara, astrofisico dell’Agenzia Spaziale Europea ed esperto di buchi neri. Sag A * ha un’attrazione gravitazionale abbastanza forte da far sì che le stelle vicine gli orbitino intorno ad esso molto rapidamente (circa 20 anni, il nostro sistema solare che si trova alla periferia della galassia, impiega circa 230 milioni di anni per girare intorno al centro della Via Lattea).
Il problema per fotografare Sag A * è che dalla nostra posizione bisogna guardare attraverso una quantità enorme di stelle e polvere cosmica per osservare il centro della galassia e Sag A *, pur essendo un buco nero rotante supermassiccio, rispetto al buco nero al centro di M87 è poco più di un granello di polvere. Insomma, date le dimensioni, è stato molto più semplice fotografare il buco nero della galassia M87 di quanto lo sarebbe stato prendere un’immagine di Sag A *.
“Siamo nella periferia della nostra galassia: per raggiungere il centro e inquadrare Sag A *, un microbo di fronte al buco nero di M87, dovremmo riuscire a guardare attraverso una quantità enorme di stelle e polvere.” ha detto McNamara.
