Il buco nero che cambierà l’astronomia
Lo spiega un ricercatore bergamasco

I buchi neri prendono il nome dall’abilità di riuscire a contenere persino la luce. Ma se non possiamo vederne la radiazione luminosa, cerchiamone piuttosto l’ombra. Questa è l’idea alla base del progetto perseguito attraverso lo Event Horizon Telescope (Eht), uno strumento costituito da una rete di radiotelescopi sparsi attraverso il globo. Ci sono voluti 2 anni, 20 istituti internazionali, e 200 astronomi, ma finalmente possiamo apprezzare la prima immagine di un buco nero.

Per comprendere la portata di questa incredibile scoperta, definiamo in primis i buchi neri e il loro ruolo nel cosmo. La formulazione teorica dei buchi neri nasce come soluzione matematica alle equazioni di Einstein che definiscono la Teoria della Relatività generale (1915). In sintesi, queste equazioni descrivono come la geometria dello spazio sia influenzata dalla presenza di massa. Alcune soluzioni di queste equazioni prevedono che attorno a oggetti ad altissima densità esista un «Orizzonte degli eventi», ovvero una sfera di forte influenza dalla quale niente può fuoriuscire, nemmeno la luce. Queste particolari entità restarono una curiosità matematica fino agli anni ’60, quando si capì che tali oggetti compatti potrebbero esistere come realtà astronomiche. Fu allora che assunsero il nomignolo di «buchi neri», proprio perchè ci si sarebbe aspettato di osservarli come macchie nere sullo sfondo del cielo.

Buchi neri di piccole dimensioni si possono formare dall’evoluzione delle stelle. Ciò di cui Eht si è occupato sono però i misteriosi buchi neri «supermassivi» (milioni di volte la massa del Sole) che si trovano al centro delle galassie. Sappiamo che questi mostri si accrescono nel tempo inglobando gas interstellare e fondendosi tra loro, ma non capiamo ancora come siano nati i primi «progenitori». Comprenderli è fondamentale perchè sono legati a doppio filo con la galassia che li ospita: questa fornisce loro il gas per accrescersi, e a sua volta questo processo genera emissioni energetiche che regolano la formazione di nuove stelle nella galassia.

Lo strumento Eht possiede l’incredibile risoluzione necessaria a vedere questi oggetti compatti a distanze enormi: per fare un paragone, Eht potrebbe contare i chicchi di riso in un sacchetto a Mosca guardandolo da Lisbona. I suoi occhi si sono focalizzati sul buco nero supermassivo più grande nelle vicinanze, quello della galassia gigante M87. Ma cosa mostrano esattamente le sue immagini? Come detto, i buchi neri non emettono luce. Possiamo però vedere il gas che, arrivando continuamente da lontano nella galassia, prima si accumula intorno al buco nero e poi cade dentro l’Orizzonte degli eventi (scomparendo). Questo gas è caldissimo ed emette radiazione come una lampadina a incandescenza. Perciò il buco nero è apparso, proprio come da definizione, come una macchia scura sullo sfondo di questo gas luminoso.

L’immagine rilasciata ieri per la prima volta da Eht sembrerebbe mostrare un buco nero più complicato di una circonferenza perfetta, ma solo perchè effetti relativistici la distorcono. I risvolti scientifici di questa osservazione sono immensi. Innanzitutto, confrontando l’immagine osservata con le immagini prodotte dalle simulazioni, potremo testare le predizioni-limite della Relatività generale, dove gli effetti della gravità sono massimi, ovvero all’Orizzonte degli eventi. Inoltre potremo comprendere esattamente come il gas accresce un buco nero. In virtù della connessione buco nero-galassia, questo implica un enorme passo in avanti nella comprensione dell’evoluzione dell’Universo. Insomma, un piccolo passo per un telescopio, un grande passo per l’umanità.