Il Tirreno

Quell’immagine che arriva dallo spazio più profondo è già considerata la foto del secolo, la prima mai scattata a un buco nero. Dopo il primo “cinguettio” di un’onda gravitazionale rilevato un paio d’anni fa, l’anello rossastro prodotto dai gas che precipitano in un buco nero, immortalato nella foto, segna un altro passo epocale nella storia dell’astronomia. L’immagine mostra come i gas siano curvati dall’incredibile gravità di questo mostro cosmico, che ha una massa sei miliardi di volte superiore a quella del nostro Sole.

Questa foto senza precedenti è il risultato del progetto internazionale Event Horizon Telescope (Eht) al quale l’Italia partecipa con l’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). Otto radiotelescopi disseminati in tutto il mondo sono stati puntati all’unisono, come un unico telescopio virtuale, un grande occhio sull’universo, sul centro della galassia Messier 87 (M87) distante 55 milioni di anni luce dalla Terra. Ci sono voluti anni di osservazioni e i 14 milioni di euro del finanziamento da parte del Consiglio europeo della Ricerca (Erc), ma il risultato ha fatto immediatamente il giro del mondo in pochi minuti: pubblicato in sei articoli in un numero speciale della rivista Astrophysical Journal Letters, è stato annunciato contemporaneamente in sei conferenze stampa in Europa, Stati Uniti, Cile, Cina e Giappone.

«Siamo orgogliosi di avere trovato la formula vincente, abbiamo dimostrato di credere nell’intuizione della scienza», ha detto il Commissario europeo per la Ricerca, la Scienza e l’Innovazione Carlos Moedas. Oggi si apre la «prima pagina di un libro incredibile nel quale è possibile fare osservazioni sempre più accurate di questi oggetti, previsti un secolo fa da Albert Einstein», ha detto Luciano Rezzolla, direttore dell’Istituto di Fisica Teorica di Francoforte, membro del comitato scientifico della collaborazione e che ha partecipato all’analisi teorica dei risultati. Con lui gli altri protagonisti del progetto sono Heino Falcke della Radboud University, e Micheal Kramer della Royal Astronomical Society.

Per la comunità scientifica osservare i buchi neri potrebbe portare a scoprire fenomeni che oggi sono impossibili da prevedere. Osservare i buchi neri significa infatti poter guardare direttamente che cosa accade quando la materia si trova in condizioni estreme. Vuol dire anche fare un passo in avanti importante nella comprensione dei segreti del cosmo e avere «un nuovo strumento di indagine per esplorare la gravità nel suo limite estremo», come ha detto Mariafelicia Delaurentiis, astronoma e astrofisica dell’Università di Napoli Federico II.

Sembra l’occhio di Sauron del Signore degli Anelli, è stato il commento di molti profani nel vedere la prima immagine diretta dell’orizzonte di un buco nero. Oggetti cosmici che proprio per la loro invisibilità hanno solleticato per decenni l’immaginazione di astronomi, fisici e perfino registi cinematografici.

Tra i primi a cimentarsi nell’impresa di rappresentare un buco nero, alla fine degli anni Settanta, fu l’astrofisico francese Jean-Pierre Luminet disegnando migliaia di puntini neri su un foglio bianco e producendo un’immagine fotografica in negativo. La svolta pop è arrivata nel 2014 con il film “Interstellar” del regista Christopher Nolan, che ha ricevuto molti elogi per la ricostruzione di un buco nero basata proprio sugli studi di Luminet, anche se era una versione del buco nero volutamente semplificata ed esteticamente adattata al grande schermo. Lo stesso Luminet l’ha definita «geometricamente valida, ma sbagliata dal punto di vista fisico». L’ultimo cambio di look dei buchi neri risale al 2016, grazie agli studi dell’astrofisico Alain Riazuelo che ritraggono buchi neri quiescenti, senza disco di accrescimento.

COSA È UN BLACK HOLE

Un mostro cosmico con massa e gravità in condizioni estreme

Previsti un secolo fa da Albert Einstein, i buchi neri sono stati finora degli oggetti cosmici misteriosi, ma adesso le cose potrebbero cambiare: poterli fotografare significa non solo avere la prova diretta della loro esistenza, ma poter osservare che cosa accade quando la materia si avvicina a un ambiente dove la forza di gravità è enorme. La prima conferma dell’idea di Einstein risale al 2016, quando la collisione di due buchi neri avvenuta un miliardo di anni fa ha generato il primo segnale di un’onda gravitazionale. Era un’eco lontana, ma sufficiente a mettere fine a lunghi anni di discussioni e dibattiti scientifici sull’esistenza o meno dei buchi neri. Sebbene siano stati a lungo “invisibili” molti gruppi di ricerca hanno elaborato ipotesi sul loro comportamento. Nel 1974, per esempio, Stephen Hawking aveva previsto che i buchi neri perdono progressivamente massa ed energia fino a svanire nel nulla come se evaporassero. Molti anni più tardi si è previsto che il buco nero che si trova al centro della Via Lattea, chiamato Sagittarius A, potrebbe entrare in collisione e fondersi con quello che si trova al centro della galassia più vicina, Andromeda. Mancano miliardi di anni prima che questo accada, sicuramente i due buchi neri porteranno con sé le loro galassie.

Grazie alle ricerche dell’italiano Fabrizio Tombesi si sa che i buchi neri non sono soltanto il simbolo di fenomeni catastrofici: contribuiscono, per esempio, alla formazione di nuove stelle, rinnovando le galassie. Di certo i buchi neri sono straordinari laboratori di fisica, come hanno dimostrato le osservazioni fatte con i satelliti Agile, dell’Agenzia Spaziale Italiana, Fermi della Nasa e al quale l’Italia partecipa in modo importante con Asi, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Istituto Nazionale di Astrofisica.

L’orizzonte degli eventi, ossia il confine oltre il quale più nulla riesce a fuggire dai buchi neri è sempre stato un campo di ricerca tanto affascinante quanto difficile. È il limite di quella regione dello spaziotempo dalla quale non è possibile ricevere informazioni e da cui né la materia né la luce possono sfuggire. Appena fuori dall’orizzonte degli eventi, c’è una regione in cui le particelle di luce (fotoni) seguono orbite instabili, che dipendono dalle caratteristiche del buco nero. Adesso diventa possibile osservare direttamente questi oggetti, nei quali la fisica è spinta a condizioni estreme.