Hanno davvero fotografato un Buco Nero?

Finalmente posso parlarvi dei buchi neri. Non l’ho fatto fin ora perché sono degli oggetti davvero complessi e volevo prima darvi delle nozioni sull’universo in generale.

Cos’è un Buco Nero?

Domandona! Per definizione un buco nero è una singolarità della spazio-temporale avente curvatura infinita. Non avete capito vero?

Diciamo che se provaste a prendere il sole e a schiacciarlo fino a farlo diventare una sfera con raggio 6km (da 700 mila km a 6km ce ne vuole di energia), otterreste un corpo celeste così denso da diventare una calamita capace di risucchiare qualunque cosa entri nel suo raggio. Perfino la luce viene intrappolata dal buco nero, non riuscendo più a sfuggirne.

L’assenza di riflessione luminosa gli conferisci il colore nero (mancanza di colori), da cui il nome buco nero, che fantasia eh?

Come si formano?

I buchi neri sono stati ipotizzati dalla risoluzione di alcune formule della relatività generale di Einstein. Un corpo talmente denso da riuscire a deformare lo spazio intorno a sé a tal punto da attrarre qualunque cosa. Come si arriva alla formazione di un oggetto del genere?

L’ipotesi più plausibile è tramite il collasso gravitazione di una stella molto grande. La forza gravitazione della stella è controbilanciata dalle forze di reazione nucleari al suo interno, un po’ come cercare di sgonfiare un palloncino mentre lo si sta gonfiando; se le forze sono equilibrate, il volume del palloncino non cambia.

Queste reazioni nucleari possono però giungere ad uno stadio nel quale la stella sintetizza il ferro, processo che sottrae energia invece che produrne. Venuta a meno la forza nucleare verso l’esterno, la stella collassa su stessa ed esplode in una supernova. Gran parte della sua massa viene spazzata via nello spazio circostante, rimane solamente un piccolo nucleo con densità elevatissima. La pressione interna si trasforma in una fonte di campo gravitazionale, creando così un buco nero.

Solo le stelle con massa 3 volte quella solare possono potenzialmente diventare buchi neri, almeno che non rubino massa da una stella vicina.

Come li osserviamo?

In effetti un buco nero è totalmente nero. Come è possibile osservarlo? Non si può direttamente. L’unico modo per verificare la presenza di un buco nero è studiarne gli effetti gravitazionali sulle stelle vicine o sulle radiazioni in transito vicino ad esso. Nel corso degli anni si sono realizzati numerosi modelli ipotetici della forma di un buco nero.

Quello più verosimile definisce il buco nero come una porzione di spazio scura delimitata da un confine ben definito, chiamato orizzonte degli eventi. Su quella linea l’attrazione gravitazionale non è abbastanza forte da risucchiare la luce. Immaginatela come una sorta di limite, oltre il quale una volta messo piede non si può più uscire.

Intorno al buco nero è presente una grande quantità di materia, che raggiunge temperature elevatissime per le radiazioni emesse dal buco nero sotto forma di calore (ad una temperatura definita “temperatura di Hawking”). In realtà il buco è sì nero, ma incandescente e perde continuamente calore ed energia, ma ne può guadagnare inglobando massa.

Se volete saperne di più sull’entropia dei buchi neri, vi consiglio di leggere “dal Big Bang ai buchi neri” di Stephen Hawking e cercare i suoi articoli a riguardo.

Dove li troviamo?

I buchi neri non sono oggetti così rari nel nostro universo, si stima che al centro di ogni galassia ce ne sia uno di dimensioni impressionanti (da 150.00km a 60 miliardi di km…in pratica “soltanto” 13 volte più grande dell’intero sistema solare) che influisca sulla forma delle galassie e sulla loro rotazione assiale. Ovviamente i buchi neri supermassicci sono meno frequenti, ne esistono anche di dimensioni molto minori (dai 30km ai 1000km). Quest’ultimi si possono trovare anche in altre regioni della galassia. 

Ultime notizie dal mondo scientifico

I buchi neri sono forse i corpi celesti più misteriosi. Non sono mai stati osservati, ma si sa tutto di loro: forma, dimensione, origine, temperatura, pressione, posizione, etc. Non se ne era mai visto uno.. fin ora.

Oggi, in data 10 aprile 2019, ricorderemo questo giorno per sempre, un team internazionale, è riuscito a fotografare un buco nero! La collaborazione ha coinvolto 200 ricercatori, 11 telescopi, 13 università, decine di nazioni in tutto il pianeta, di cui l’Europa ha svolto un ruolo fondamentale.

L’insieme di tutti questi sforzi ha portato alla sincronizzazione degli 11 telescopi terrestri, situati a diverse altitudini, al fine di far diventare la Terra un gigantesco telescopio con gli occhi puntati verso il centro della galassia Messier 87, situata a 57 milioni di anni luce da noi, dove ci si aspettava di trovare un buco nero.

La potenza dei telescopi utilizzati è imparagonabile. Se fossimo a Parigi, potremmo puntare questo telescopio su New York e riuscire a leggere le pagine di un giornale con chiarezza. In questi giorni, soprattutto nella notte del 9 aprile, sono state raccolte montagne di dati (350 terabytes al giorno, 1 tera = 1000 giga, i nostri cellulari hanno solo qualche decina di gigabyte di memoria). Successivamente questi dati sono stati analizzati da diversi team in tutto il mondo tramite dei supercomputer che hanno tradotto le informazioni in un immagine visibile.

Hanno praticamente fatto un’ecografia del buco nero, analizzando valori come temperatura e variazione di onde gravitazionali, per identificare la materia orbitante intorno al buco nero. In mezzo ad essa spicca l’orizzonte degli eventi, oltre il quale l’immagine rivela solo colore nero. Tutto come previsto! Le teorie combaciano perfettamente con le prove sperimentali. Se solo Einstein fosse vivo per ammirare il frutto del suo operato, del tutto imprevisto. Vi lascio una serie di immagini e link, andate a leggere e siate curiosi! Link1 ,Link2.

Simulazione della possibile foto

Prima fotografia di un buco nero (in accordo con la simulazione)

Cosa c’è dentro il buco nero?

L’unica cosa che non sappiamo del buco nero è il suo contenuto. L’orizzonte degli eventi ci impedisce di ricevere informazioni dal suo interno, quindi possiamo solo fantasticare e fare ipotesi. Il buco nero deforma lo spazio-tempo, quindi tutto quello che entra viene risucchiato e dove finisce?

Una teoria afferma che la deformazione comporti una sorta di tunnel spazio-temporale, chiamato ponte Einstein-Rosen o Warmhole, con il quale sarebbe possibile viaggiare nello spazio tempo entrando in buco nero e finendo in un altro punto dell’universo.

Warmhole

L’altra ipotesi è che oltre l’orizzonte degli eventi ci sia solo massa estremamente sotto pressione, quindi niente tunnel spazio-temporali. Una teoria molto fantascientifica è quella del film Interstellar, per la quale attraverso l’orizzonte degli eventi si acceda alla 4 dimensione e si possa viaggiare liberamente nello spazio-tempo.

Forse con queste nuove scoperte, ci avviciniamo sempre di più alla verità. Dopotutto all’inizio l’universo era un unico enorme buco nero che è esploso in un Big Bang.