Il 12 Maggio 2022 viene pubblicata un’edizione speciale della rivista scientifica Astrophysical Journal Letters, nella quale, tramite una serie di articoli, viene descritta una delle scoperte più importanti del nostro secolo: si tratta dell’immagine del buco nero supermassiccio presente al centro della nostra galassia, chiamato Sagittarius A*; l’immagine, oltre a raccontarci i dettagli di questo corpo celeste, ha dato finalmente la conferma ai ricercatori che Sagittarius A* è a tutti gli effetti un buco nero.
L’immagine pubblicata sul sito di Event Horizon Telescope (un’associazione nata proprio con lo scopo di studiare i buchi neri) ricorda moltissimo un altro buco nero fotografato nel 2019 e, a un occhio meno esperto, potrebbe quindi sembrare un semplice “doppione” degno di poco interesse. Come sempre, però, mai giudicare un libro dalla sua copertina, perché i buchi neri non sono tutti uguali e ognuno ha la sua storia da raccontare. A farci da interprete, in questo caso, abbiamo la dottoressa Laura Manenti, ricercatrice in fisica sperimentale delle particelle alla New York University di Abu Dhabi.
Dottoressa, partiamo dall’inizio, cos’è esattamente un buco nero?
Un buco nero è un oggetto astronomico compatto, così denso che l’attrazione gravitazionale è tale da non permettere la fuga di nulla, neppure della luce*. Ragion per cui si chiama “nero” e perché parliamo di “buco.” Tuttavia, non dobbiamo immaginarci un vero e proprio “buco”, bensì un oggetto sferico oltre la cui superficie tutto viene risucchiato.
*più un corpo è denso, maggiore è la sua attrazione gravitazionale. E per dare un’idea della densità dei buchi neri, pensate che si stima che un solo cucchiaio di “materia” proveniente da un buco nero peserebbe circa quanto metà del nostro pianeta (con le dovute semplificazioni, naturalmente).
Che cosa abbiamo scoperto?
Abbiamo “fotografato” (se così possiamo dire) il buco nero chiamato Sagittarius A* al centro della nostra galassia, la Via Lattea. L’immagine che abbiamo visto circolare mostra un anello luminoso e al centro un “buco nero”. Più di una persona mi ha chiesto stupita: “un buco nero risucchia tutto, compresa la luce, come possiamo averne una foto?”. In effetti, un buco nero noi non possiamo vederlo, perché non emette luce come una stella, anzi, come detto prima, l’attrazione gravitazionale è tale che anche la luce viene risucchiata. Quello che vediamo, quindi, è il disco di accrescimento attorno al buco nero, ovvero il gas caldo che ruota attorno ad esso sul cosiddetto orizzonte degli eventi, che è il punto massimo in cui la materia può ancora spingersi senza finire risucchiata. Nel caso di Sagittarius A*, il disco di accrescimento ha un diametro pari a due volte il diametro del nostro sistema solare [che è circa di 9 miliardi di km n.d.r.], ma, nonostante tali dimensioni, il gas caldo ci mette solo pochi minuti a compiere un’orbita completa.
Che differenza c’è fra un normale buco nero e quello al centro della nostra galassia (la Via Lattea)?
Il tipico buco nero di cui sentiamo spesso parlare si riferisce allo stadio finale di una stella super massiva. Si parla di buco nero stellare e si forma dal collasso gravitazionale di una stella di 20 o più volte la massa del Sole alla fine della propria vita [l’energia prodotta dalla stella si esaurisce e non è più in grado di contrastare la sua stessa gravità attraverso la radiazione emessa n.d.r.].
Poi ci sono i buchi neri supermassicci, con una massa di milioni o miliardi di volte quella del Sole, e questi abitano il centro di alcune galassie, compresa la nostra.
Come siamo riusciti a fotografarlo?
Mi spiace deludere tanti, ma la foto che abbiamo di Sagittarius A* è una ricostruzione a posteriori generando usando i dati acquisiti dall’Event Horizon Telescope (EHT) nello spettro delle onde radio. Quello che noi riveliamo sulla Terra [grazie a strumenti detti appunto rivelatori n.d.r.], infatti, sono i raggi radio emessi dal disco di accrescimento e dall’ombra che il buco nero proietta sul gas caldo che lo attornia. Poiché non riveliamo luce visibile, non dobbiamo immaginarci un normale telescopio che guarda al buco nero dalla Terra. L’EHT è invece composto da 8 radiotelescopi sparsi in punti diversi sulla Terra. Combinando i dati di ciascuno di loro, riusciamo a ricostruire l’immagine del disco di accrescimento con estrema precisione. Si capisce quindi che i colori sull’arancione e giallo nella foto sono colori falsati (ad ogni colore corrisponde una temperatura specifica, che è la temperatura del gas che ha emesso quella radiazione). Insomma, se fossimo vicini al buco nero, non lo vedremmo di quei colori.
Questo buco nero è uguale a quello del 2019 oppure no?
Sono uguali nel senso che entrambi si trovano al centro di due galassie, la M87 nel caso del buco nero che abbiamo “fotografato” nel 2019 (M87*), e la Via Lattea nel caso di quello attuale. Il buco nero della galassia M87 (a 55 milioni di anni luce da noi) ha una massa pari a 6.5 miliardi di masse solari. Sagittarius A* è invece più piccino, “solo” circa 4 milioni di masse solari. Il gas in prossimità dei due buchi neri si muove alla stessa velocità, vicina a quella della luce, ma mentre il gas impiega giorni o settimane per orbitare intorno al più grande M87*, nel piccolo Sagittarius A* l’orbita viene completata in pochi minuti. Questa caratteristica ha comportato una difficoltà maggiore nell’ottenere un’istantanea del buco nero: è come cercare di fotografare qualcosa che si muove velocemente rispetto a un oggetto quasi fermo.
Perché questa scoperta è così importante?
Perché sappiamo qualcosa di più sulla galassia che ci ospita e perché rappresenta un ennesimo passo avanti nello studio dei corpi celesti e delle loro caratteristiche. Solo una decina di anni fa, quando ancora ero in università, la presenza di un buco nero al centro della Via Lattea era pura speculazione. Ora, finalmente, ne abbiamo evidenza diretta.
