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Ecco come è stata “scattata” la foto del buco nero al centro della nostra galassia

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Il 12 maggio 2022, dopo più di tre anni dalla “foto del secolo” che ritraeva il buco nero M87, è stata finalmente resa pubblica la foto del buco nero che si trova al centro della nostra galassia, Sagittarius A*. La foto, scattata nel 2017 dal team internazionale ETH, Event Horizon Telescope, ha richiesto cinque anni di elaborazione dati da parte di più di 300 ricercatori provenienti da 80 istituti in giro per il mondo. Ma come mai c’è voluto così tanto tempo per avere questa immagine? E come effettivamente si “scatta” una foto ad un buco nero?

Per riuscire ad ottenere dati significativi da Sagittarius A*, che dista 26mila anni luce da noi, l’ETH ha dovuto unire otto telescopi da ogni parte del mondo attraverso una tecnica chiamata “interferometria a base molto ampia”: diversi radiotelescopi osservano nello stesso momento lo stesso oggetto, ed è come se costituissero una parabola virtuale grande quanto tutta la Terra. Questa tecnica, per quanto potente sia, presenta alcuni svantaggi. Tutti e otto i radiotelescopi devono infatti avere visibilità ottima, quindi se anche uno solo presenta problemi meteo, non si riesce ad osservare. 

Il radiotelescopio ALMA, il più sensibile degli otto utilizzati dall’EHT

Al termine delle osservazioni, i ricercatori hanno dovuto analizzare una mole di dati enorme: si tratta di circa 5 petabyte, impossibili da condividere in rete e che quindi sono stati spediti fisicamente all’MIT di Boston e in Germania. In questi laboratori sono state sincronizzate, utilizzando un orologio atomico, tutte le onde elettromagnetiche ricevute, in modo tale da ottenere dati univoci e coerenti tra i vari telescopi. 

Il vero problema è che Sagittarius A* è molto più piccolo di M87, dunque il gas attorno al buco nero si muove molto più velocemente, facendone variare la forma anche centinaia di volte durante una sola notte di osservazioni. La foto che vediamo oggi non è altro che una media di tutte le foto che abbiamo “scattato” durante l’osservazione” spiega Ciriaco Goddi, astrofisico membro dell’EHT.

Nella fase di ricostruzione dell’immagine i ricercatori hanno dovuto superare anche un altro ostacolo: la spessa nube di gas e polveri che circonda Sagittarius A*. Il problema non risiede tanto nel fatto che queste nubi “nascondano” il buco nero, in quanto le onde radio riescono a trapassarle senza problemi, quanto più che le emissioni, nell’attraversare gas ionizzato subiscono il fenomeno dello “scattering”, ossia quando gli elettroni, incontrando altre particelle libere (come nel caso dei gas ionizzati) deviano la propria traiettoria, disturbando il segnale e modificando i dati raccolti dai telescopi. Per ovviare a questo problema, spiega Goddi, c’è stato bisogno di creare software ad-hoc che calibrassero le immagini tenendo conto dello scattering. 

La “foto” di Sagittarius A*, il buco nero al centro della nostra galassia

Chiaramente quello che vediamo nella foto non è propriamente il buco nero. Poiché neanche la radiazione elettromagnetica, e quindi la luce, riesce a sfuggire alla gravità del buco nero, esso è invisibile. Quello che noi riusciamo invece a vedere, e che è ben riconoscibile nelle foto che abbiamo, è il cosiddetto “orizzonte degli eventi”: la materia, attratta dal buco nero, inizia a riscaldarsi, emettendo onde elettromagnetiche rilevabili grazie ai radiotelescopi. Nelle foto infatti è ben visibile l’ombra del buco nero circondata da radiazione emessa dalla materia che viene risucchiata. 

Il risultato finale di questi cinque anni di ricerca è stata l’immagine che tutti abbiamo visto e che, come successe per M87 tre anni fa, ha lasciato tutti, appassionati e non, a bocca aperta. Queste foto sono di grande importanza per il proseguo degli studi sui buchi neri, e sulla comprensione delle leggi che regolano il nostro universo: i dati raccolti durante questi cinque anni hanno confermato ancora una volta la validità della teoria delle relatività generale, elaborata da Einstein più di 100 anni fa ma che continua ancora oggi a stupirci. 

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