A cura di Caterina Triaca
L’ipotesi dell’esistenza dei buchi neri è nata con lo sviluppo della teoria della relatività generale di Einstein. Quest’ultima infatti ci dice che lo spazio attorno agli oggetti materiali si curva. Se consideriamo una stella di massa molto grande (almeno tre volte quella solare), una volta esaurita la sua energia nucleare, essa collassa su se stessa, trasformandosi in un punto a densità infinita, cioè, un buco nero. Tutta la sua massa si concentra entro un raggio detto critico, all’interno del quale il campo gravitazionale è così alto da impedire persino alla luce di uscire.
Negli ultimi anni i buchi neri sono stati oggetto di studio di numerosi scienziati, sono state avanzate numerose ipotesi sulla loro esistenza e ne sono stati studiati gli effetti sullo spazio circostante. Prima del 2019, però, non si era ancora riusciti a realizzarne un’immagine.
Un anno fa, a riprova della teoria di Einstein, è stata ottenuta la rima immagine di un buco nero all’interno della galassia M87. Questo risultato straordinario è stato raggiunto dalla collaborazione scientifica internazionale Event Horizon Telescope (EHT).
La tecnica utilizzata, detta Interferometria di base molto lunga (VLBI), sincronizza le osservazioni provenienti da diversi centri di radio-osservazione sfruttando la rotazione terrestre. In questo modo gli astronomi sono riusciti a ottenere le stesse potenzialità che si avrebbero utilizzando un microscopio delle dimensioni della Terra.
Per dare un’idea delle altissime prestazioni dell’EHT, basti pensare che la sua definizione è equivalente a vedere dalla Terra un’arancia sulla superficie della Luna!
A distanza di un anno dalla pubblicazione della prima immagine di un buco nero, gli scienziati dell’Event Horizon Telescope ci sorprendono ancora, riuscendo a immortalare uno dei fenomeni cosmici più potenti: un getto di plasma emesso da un buco nero al centro della galassia 3C 279, nella costellazione della Vergine. L’immagine è stata pubblicata su Astronomy and Astrophysics e ha fornito un altro tassello nella grande storia dell’universo.
L’oggetto di questo studio è il nucleo di una galassia, definito quasar, cioè quasi stellare, e si trova a una distanza lontanissima, circa 5,5 miliardi di anni luce dalla Terra. Il suo centro è occupato da un buco nero che possiede una massa pari ad almeno un miliardo quella del Sole e la forza del suo campo gravitazionale è in grado di catturare qualsiasi stella si avvicini.
I quasar sono dei corpi celesti compatti extragalattici caratterizzati dal fatto che, nel momento in cui il buco nero presente al centro cattura enormi quantità di stelle e gas, esso diventa estremamente luminoso. Si ha l’emissione di una notevole quantità di energia nella banda ottica (infrarosso e ultravioletto) e nella banda radio, tale da superare quella emessa da un centinaio di galassie.
Le forze in gioco in questo processo sono altissime, si ha l’espulsione di una parte del gas sotto forma di getti di plasma a velocità prossime a quelle della luce.
Le immagini riprese dai telescopi di EHT mostrano i dettagli nitidissimi di questo fenomeno, arrivando a vedere sia il getto sia il disco di accrescimento in azione. Dallo studio dei dati analizzati precedentemente, si pensava che il getto sarebbe stato diritto, dalle immagini ottenute si nota invece che è presente una forma contorta alla base. Inoltre, si riescono a osservare per la prima volta le strutture perpendicolari al getto e come queste siano cambiate nei giorni successivi. Il fenomeno osservato potrebbe essere ricondotto alla rotazione del disco di accrescimento e della materia che viene disintegrata, processo che fino ad oggi si era riusciti a visualizzare solo con simulazioni numeriche.
La collaborazione EHT, riuscendo a immortalare uno dei momenti in cui si scatena l’energia nel cosmo, ha fornito informazioni fondamentali per lo studio dell’universo e dei suoi fenomeni. L’astrofisica moderna ha ora la possibilità di approfondire uno dei principali filoni di ricerca degli ultimi anni: quello che riguarda i getti relativistici, la loro formazione e relazione con i buchi neri.