Prima Vera Foto di un Buco Nero

Il 10 aprile atteso annuncio rivoluzionario

Dopo due anni trascorsi a elaborare un’immensa mole di dati sul buco nero supermassiccio Sagittarius A*, gli scienziati del progetto Event Horizon Telescope sono pronti per un annuncio definito “rivoluzionario”. Il 10 aprile, infatti, assieme ai membri della Commissione Europea e del Consiglio Europeo della Ricerca terranno una conferenza stampa nella quale, con altissima probabilità, verrà mostrata la prima, storica immagine di un buco nero.

La prima fotografia di un buco nero verrà mostrata al mondo con altissima probabilità alle 15:00 di mercoledì 10 aprile, quando la Commissione Europea, il Consiglio Europeo della Ricerca (ERC) e i ricercatori del progetto EHT (Event Horizon Telescope) terranno una conferenza stampa per presentare un “risultato rivoluzionario” ottenuto dagli scienziati. Poiché il progetto internazionale Event Horizon Telescope è nato con l’obiettivo di analizzare e fotografare per la prima volta Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio sito al centro della Via Lattea (la nostra galassia), e poiché sono passati due anni dalla raccolta dell’immensa mole di dati per ottenere la storica immagine, non ci sono quasi dubbi sul fatto che finalmente, tra pochi giorni, potremo ammirare per la prima volta il vero aspetto di un buco nero.

Orizzonte degli eventi. I voracissimi buchi neri, che non lasciano sfuggire qualunque tipo di radiazione elettromagnetica, sono tecnicamente invisibili ai nostri strumenti, siano essi sensibili ai raggi X, alla luce visibile (ottici), agli infrarossi o di altro tipo. Ecco perché fino ad oggi non ne abbiamo mai visto uno. Ma allora come hanno fatto gli ambiziosi scienziati dell'Event Horizon Telescope a tentare la storica impresa? Tutto ruota attorno al concetto di “orizzonte degli eventi”. I buchi neri sono circondati da una sorta di “aura”, superata la quale non è possibile tornare indietro; si verrebbe irrimediabilmente risucchiati dal cuore di tenebra. Anche la luce non può sfuggire all'attrazione gravitazionale del buco nero, una volta superato il confine dell'orizzonte degli eventi. Si tratta di uno dei luoghi più turbolenti dell'Universo, dove vorticano miscele di gas e polveri mentre il buco nero continua a divorare materia, stelle comprese, la cui luce rappresenta un ulteriore ostacolo nell'osservazione dei misteriosi cuori di tenebra. È proprio questo confine che dovremmo riuscire a vedere nell'immagine dell'ETH. Il risultato non dovrebbe essere troppo dissimile dalla rappresentazione del buco nero Gargantua in Interstellar, cioè una sfera nera circondata da un anello luminoso di materia. A causa dell'effetto doppler, tuttavia, dovremmo riuscire a vedere solo una mezzaluna luminosa e non un anello completo.

Scatto storico. Per provare a immortalare Sagittarius A*, che ha una massa 4 milioni di volte quella del Sole e che dista 25mila anni luce dalla Terra, gli scienziati hanno usato una rete globale di strumenti, otto potentissimi radiotelescopi come il South Pole Telescope, l'ALMA in Cile e il James Clerk Maxwell alle Hawaii. Ad aprile 2017 si è conclusa la raccolta di ben 10 Petabyte di dati salvati in oltre mille hard disk, che in questi due anni sono stati accuratamente elaborati dagli scienziati per ottenere lo scatto che, se tutto è andato come previsto, dovremo ammirare mercoledì 10 aprile. Non resta che attendere i giorni che ci separano dall'annuncio già definito rivoluzionario: potrà essere seguito anche in diretta streaming su youtube sulla pagina della Commissione Europea.


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Buco Nero di Grossa Taglia Vicino a Noi

C’è un buco nero di grossa taglia vicino a noi

I buchi neri supermassicci potrebbero essere in agguato ovunque nell'Universo. Questa la scoperta di un team internazionale di astronomi, apparsa oggi su Nature: un buco nero da 17 miliardi di masse solari si trova in una galassia non tanto lontana dalla nostra.

I buchi neri supermassicci sono giganti cosmici, con masse che vanno da qualche milione fino a miliardi di volte quella del Sole. Si pensa che al centro di quasi tutte le galassie ce ne sia uno, ma quello che ha scoperto di recente un team internazionale di astronomi è senza dubbio un buco nero da record: contiene circa 17 miliardi di soli. La scoperta implica che questi colossi potrebbero essere più comuni di quanto pensiamo.

Fino ad oggi i buchi neri supermassicci più grandi che conoscevamo avevano masse pari a 10 miliardi di volte quella del Sole, e si trovavano in galassie molto grandi, all’interno di ammassi di galassie molto densi. L’attuale detentore del record di massa si trova nell’ammasso della Chioma, e contiene circa 21 miliardi di masse solari. Il buco nero appena scoperto si trova invece all’interno della galassia NGC 1600, nella direzione opposta del cielo rispetto all’ammasso della Chioma, in una regione apparentemente scarsa di galassie a circa 200 milioni di anni luce dalla Terra. Tutte queste caratteristiche rendono molto interessante questo gigante, spiega Chung-Pei Ma, professoressa presso l’Università della California, nonché a capo della campagna osservativa MASSIVE dedicata alle galassie vicine e massicce. Se trovare un buco nero di grandi dimensioni in una galassia massiccia e collocata in una regione affollata è abbastanza prevedibile, lo è decisamente meno immaginare di scoprirne in regioni più sgombre dell’Universo.

«Gli ammassi ricchi di galassie come quello della Chioma sono molto rari, ma esistono un paio di galassie delle dimensioni di NGC 1600 all’interno di gruppi di media grandezza», dice Ma. «Quindi ora viene da domandarsi se questo oggetto possa rappresentare solo la punta di un iceberg».

Un aspetto interessante della scoperta è la precisione con cui conosciamo la stima di massa del buco nero di NGC 1600. Mentre quello scoperto nel 2011 all’interno della galassia NGC 4889, nell’ammasso della Chioma, aveva un limite superiore di 21 miliardi di masse solari e un limite inferiore di 3 miliardi di masse solari, la stima per NGC 1600 è molto più precisa, con un intervallo di masse possibili tra 15.5 e 18.5 miliardi di masse solari.

È interessante inoltre notare che le stelle in rotazione attorno al nucleo centrale di NGC 1600 si muovono come se il buco nero appartenesse a un sistema binario. I sistemi di questo tipo sono piuttosto comuni nelle galassie di grandi dimensioni, poiché si ritiene che le galassie crescano attraverso fusioni successive con altre galassie, ognuna delle quali ospita molto probabilmente un buco centrale. Questi buchi neri verrebbero quindi fusi all’interno del nucleo di una nuova e più grande galassia in seguito ad una reciproca danza orbitale, dando luogo a un buco nero più grande ed emettendo onde gravitazionali.

La campagna osservativa MASSIVE, iniziata nel 2014, è stata promossa e sostenuta dalla National Science Foundation e ha lo scopo di ottenere stime di massa per stelle, materia oscura e buchi neri centrali appartenenti a 100 galassie massicce e vicine. Più precisamente, si occupa di galassie con più di 300 miliardi di masse solari, ed entro 350 milioni di anni luce di distanza dalla Terra.

Il buco nero supermassiccio trovato nella galassia NGC 1600 è uno dei primi successi del progetto, e dimostra ancora una volta il valore della ricerca sistematica del cielo notturno. Se il gruppo di ricercatori si fosse limitato all’osservazione di regioni ad alta densità di galassie, infatti, questa scoperta non sarebbe mai stata possibile. I dati che hanno permesso di scovare il buco nero oversize sono stati raccolti dal telescopio spaziale Hubble e dai telescopi da Terra Gemini alle Hawaii e McDonald Observatory in Texas

Grazie ai dati spettrali raccolti dal telescopio Gemini è stato possibile notare che le stelle localizzate nei pressi del buco nero viaggiano pressoché tutte lungo orbite circolari, con pochissime eccezioni di movimenti radiali verso l’interno o verso l’esterno. Questo potrebbe indicare che le stelle più vicine al buco nero sono state scagliate via da un effetto fionda, simile a quello che sfruttano le sonde spaziali per prendere velocità durante i loro viaggi interplanetari. I dati indicano che il responsabile di questa centrifuga cosmica potrebbe essere un sistema binario di buchi neri.

Se, come sembra, NGC 1600 contiene davvero una coppia di buchi neri con una massa totale di 17 miliardi di soli in orbita uno attorno all’altro a una distanza di una frazione di anno luce, gli attuali Pulsar Timing Array dedicati alla ricerca onde gravitazionali dovrebbero essere in grado di captare l’emissione di questo sistema, spiega Chung-Pei Ma.

Le immagini raccolte dal telescopio spaziale Hubble hanno rivelato che la zona centrale di NGC 1600 è insolitamente debole, indicando una mancanza di stelle vicine al buco nero. Questa caratteristica distingue le galassie massicce da quelle ellittiche standard, che sono molto più brillanti al centro. «Un’impronta tipica di un buco nero binario è la pulizia del nucleo causata da effetti dinamici», dice Ma. Questa caratteristica aiuterà il team di ricercatori a raffinare la campagna osservativa MASSIVE, e a trovare altri buchi neri supermassicci nelle regioni più vicine alla Terra.

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Dal BUCO NERO all’UNIVERSO

Il nostro Universo sarebbe emerso da un buco nero in uno spazio multidimensionale. E’ quanto sostiene un gruppo di tre ricercatori del Perimeter Institute il cui studio si è guadagnato la copertina del numero di Agosto di Scientific American.

Il Big Bang pone una domanda fondamentale: se è vero che fu quell’evento singolare che diede origine all’Universo 13,8 miliardi di anni fa, che cosa l’ha provocato? Tre scienziati del Perimeter Institute hanno introdotto una nuova idea che tenta di descrivere cosa ci sarebbe stato “prima del Big Bang”. Anche se può sembrare un pò complicata, la loro idea risulta attraente e ben formulata matematicamente al punto che si è guadagnata la copertina di Scientific American. Ciò che riteniamo essere stata “la grande esplosione iniziale” potrebbe essere in realtà una sorta di “miraggio” di una stella che collassa sotto l’effetto della gravità in un universo totalmente differente dal nostro. Sappiamo che il Big Bang è la “singolarità iniziale” dove le leggi della fisica vengono meno. Ma le singolarità sono strane e bizzarre per cui le nostre conoscenze sono alquanto limitate. Il problema è che sebbene l’ipotesi del Big Bang sia relativamente comprensibile dal punto di vista concettuale, risulta assai improbabile che l’Universo sia emerso effettivamente da una singolarità. Forse è successo qualcos’altro, magari l’Universo non si è mai trovato inizialmente in uno stato singolare.

L’ipotesi dei tre ricercatori è la seguente: il nostro Universo potrebbe avere una struttura tridimensionale “piegata”, per così dire, attorno all’orizzonte degli eventi di un buco nero quadridimensionale.

In questo scenario, l’Universo si è originato dal collasso gravitazionale di una stella trasformatasi in un buco nero in uno spazio quadridimensionale. Nel nostro Universo tridimensionale, gli orizzonti degli eventi dei buchi neri sono bidimensionali e indicano il cosiddetto “punto di non ritorno”. Nel caso invece di uno spazio quadridimensionale, un buco nero avrebbe un orizzonte degli eventi tridimensionale. Dunque, nel modello proposto dai tre teorici, il nostro Universo non si è mai trovato all’interno di una singolarità poichè è emerso al di fuori dell’orizzonte degli eventi, protetto dalla stessa singolarità. In altre parole, l’Universo ha avuto origine, e rimane ancora, come una sorta di “residuo primordiale” della stella che è implosa. Nonostante questa idea possa sembrare “assurda”, gli scienziati ci tengono a sottolineare che il loro modello è ben formulato in un contesto matematico che descrive la struttura dello spaziotempo. In particolare, i teorici hanno utilizzato gli strumenti dell’olografia per “trasformare, si fa per dire, il Big Bang in un miraggio cosmico”. Insomma, il modello sembra affrontare i più importanti enigmi cosmologici e, soprattutto, permette di fare previsioni verificabili. Naturalmente, oggi non abbiamo un concetto in mano che descriva un universo quadridimensionale nè sappiamo come uno spazio “genitore” quadridimensionale possa essersi originato. Secondo i ricercatori, forse le nostre fallibili intuizioni umane si sono evolute in un mondo tridimensionale in maniera tale che siamo in grado di “vedere” solo “le ombre della realtà” in cui viviamo. E’ un pò come l’allegoria di Platone sul mito della caverna dove i prigionieri incatenati fin dall’infanzia, non conoscendo cosa accada realmente alle proprie spalle e non avendo esperienza del mondo esterno, trascorrono la loro vita in una caverna osservando solo le ombre “parlanti” che vengono interpretate come oggetti, animali, piante o persone reali. Le loro catene gli hanno impedito di percepire il vero mondo, cioè un “regno” con una ulteriore dimensione. Insomma, così come i prigionieri di Platone non hanno capito quali sono i segreti che si celano nella realtà, allo stesso modo noi non siamo ancora di comprendere la struttura quadridimensionale dell’Universo. Tuttavia, loro sapevano almeno dove cercare le risposte.

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