Presto fotografato il buco nero al centro della Via Lattea?

Il radiotelescopio Event Horizon è un telescopio che ha le dimensioni – virtuali – dell’intero globo terrestre. Grazie ad esso gli scienziati si preparano a ‘fotografare’ per la prima volta il buco nero supermassiccio che si trova al centro della Via Lattea, la galassia a cui apparteniamo. L’intento è di mettere alla prova la Teoria Generale della Relatività di Einstein.

Per discutere dei preparativi dell’ambizioso progetto, astronomi, fisici e scienziati di tutto il mondo si riuniranno a Tucson, in Arizona il 18 gennaio per discutere di uno sforzo che solo pochi anni fa sarebbe stato considerato niente meno che scandaloso.

La conferenza è organizzata da Dimitrios Psaltis, professore associato di astrofisica presso l’Università di Arizona e Dan Marrone, assistente professore di astronomia presso lo Steward Observatory.

“Nessuno ha mai scattato una foto di un buco nero”, ha detto Psaltis. “E noi andremo invece a fare proprio questo.”

“Anche soltanto cinque anni fa tale proposta non sarebbe sembrata credibile”, ha aggiunto Sheperd Doeleman, vicedirettore dell’Osservatorio di Haystack presso il Massachusetts Institute of Technology, che è il ricercatore principale del telescopio Event Horizon. “Ora abbiamo i mezzi tecnologici per fare questo tentativo.”

Nel primo postulato dalla Teoria Generale della relatività di Albert Einstein viene postulata l’esistenza dei buchi neri, e  da allora si è tentato di corroborarla con un’enormità di osservazioni, misurazioni ed esperimenti. Ma non è mai stato possibile osservare direttamente l’immagine di un buco nero perché è impossibile persino per la luce vincere l’attrazione gravitazionale del buco nero, che genera una vera e propria singolarità nel ‘tessuto’ dello spazio-tempo, come una sorta di pozzo senza fondo in cui tutto cade.

“I buchi neri sono l’ambiente più estremo che si possa trovare nell’universo”, ha detto Doeleman.

Il campo di gravità intorno a un buco nero è così immenso che ingoia tutto il possibile, e nemmeno la luce può sfuggire alla sua morsa. Per questo motivo, i buchi neri sono davvero neri, nel senso che non emettono alcuna radiazione di sorta, e il loro “nulla” si confonde con lo spazio vuoto e buio dell’universo.

Quindi come si fa a scattare una foto a qualcosa che per definizione è impossibile da vedere?

“I turbinii di polvere e gas attorno al buco nero, prima di essere per sempre risucchiati al suo interno, formano una sorta di ingorgo cosmico”, ha spiegato Doeleman. “Questa materia turbina intorno al buco nero come l’acqua che gira nello scarico in una vasca da bagno. La materia si comprime e l’attrito risultante si trasforma in plasma riscaldato a un miliardo di gradi o più, causando un ‘bagliore’ che si  irradia e che possiamo rilevare qui sulla Terra”.

In questo modo gli scienziati possono solo vedere almeno il contorno del buco nero, chiamato anche l’ombra del buco nero. Il confine che separa ciò che è visibile da ciò che è già stato catturato per sempre dal buco nero – dove nemmeno le nostre leggi della fisica si applicano – è chiamato orizzonte degli eventi.

“Finora, abbiamo una prova indiretta che ci sia un buco nero al centro della Via Lattea”, ha detto Psaltis. “Ma una volta che potremo vedere la sua ombra, non ci sarà alcun dubbio”.

Anche se il buco nero sospettato di stare al centro della nostra galassia è un mostro chiamato buco nero supermassiccio, con una massa stimata pari 4 milioni di volte la massa solare, è in termini spaziali molto piccolo. Esso misura meno dell’orbita di Mercurio intorno al Sole, e dista da noi quasi 26.000 anni luce di distanza, in che significa cercare l’equivalente di un’arancia poggiata sulla superficie della Luna.

“Per vedere qualcosa di così piccolo e così lontano, è necessario un telescopio molto grande, e il più grande telescopio si possiamo costruire sulla Terra è grande quanto la Terra stessa”, ha detto Marrone.

A tal fine, la squadra connetterà circa 50 radiotelescopi sparsi in tutto il mondo. L’enorme array di telescopi includerà diversi radiotelescopi in Europa, America e uno addirittura al Polo Sud.

“In sostanza, stiamo realizzando un telescopio virtuale che ha uno specchio pari all’intero globo terrestre”, ha detto Doeleman. “Ogni radiotelescopio che usiamo può essere pensato come una piccola porzione di un grande specchio. Se ci sono sufficienti telescopi, si può ricostruire il funzionamento di un telescopio equivalente di enormi dimensioni.”

Il Telescopio Event Horizon non è tuttavia semplice da realizzare, e necessita di un numero minimo di radiotelescopi collegati tra loro. Più telescopi ci sono, più aumenta il contrasto dell’immagine che vediamo del buco nero.”

Un elemento cruciale e molto atteso è la messa in rete dei radiotelescopi dell’Atacama Large Millimeter Array, ALMA, in Cile.
Composto da 50 antenne radio, ALMA funzionerà come l’equivalente di un telescopio di 90 metri di diametro,  quello che Doeleman ha definito “un vero punto di svolta”.

“Saremo in grado di vedere ciò che accade molto vicino all’orizzonte di un buco nero, in prossimità del più forte campo gravitazionale che si può trovare nell’universo”, ha detto Psaltis. “Nessuno ha mai testato la Teoria Generale della Relatività di Einstein in prossimità di tali campi gravitazionali.”

La Relativita Generale predice che il contorno luminoso che definisce l’ombra del buco nero deve essere un cerchio perfetto. Secondo Psaltis, il cui gruppo di ricerca è specializzato nella Teoria Generale della Relatività di Einstein, questo esperimento fornisce un importante test.

“Se troviamo l’ombra del buco nero che, invece di essere circolare, è di una forma leggermente diversa significa che la Teoria Generale della Relatività di Einstein deve essere viziata,” ha detto. “Ma anche se non troviamo alcuna deviazione dalla Relatività Generale, queste misurazioni ci aiuteranno a comprendere gli aspetti fondamentali della teoria molto meglio”.

I buchi neri rimangono tra i fenomeni meno compresi dell’universo. I ricercatori credono che la maggior parte delle galassie, se non tutte, contengano al loro centro un buco nero supermassiccio.

Il motivo per cui si utilizzano le onde radio piuttosto che la luce visibile o infrarossa per spiare un buco nero è duplice: da un lato, osservare il centro della Via Lattea dalla Terra richiede di guardare direttamente lungo il piano della galassia. Le onde radio sono in grado di penetrare per migliaia di anni luce le stelle, i gas e le polveri che ostruiscono invece la luce visibile. In secondo luogo, combinare telescopi ottici in un super-telescopio virtuale non è scientificamente possibile, mentre lo è per quanto riguarda le onde radio.

I recenti progressi tecnologici hanno reso possibile di registrare le onde radio di lunghezze d’onda tali da non interferire con il vapore acqueo dell’atmosfera. Inoltre, è oggi possibile combinare le osservazioni provenienti da telescopi a migliaia di chilometri di distanza in tempo reale.

Ogni telescopio registra i suoi dati su deglie hard disk che saranno poi raccolti e fisicamente spediti ad uni centro di elaborazione dati presso l’Osservatorio del MIT.