Il buco nero della galassia M87 ci da notizie sulla storia dell’Universo

Ad aprile dello scorso anno fu mostrata al mondo la prima immagine reale di un buco nero. Non una ricostruzione artistica, ma la vera e reale fotografia dell’enorme buco nero al centro della gigantesca galassia ellittica M87.

La prima immagine della storia di un buco nero

Per realizzare l’immagine di questo buco nero, grande quanto tutto il nostro sistema solare, è stato necessario il lavoro di 200 scienziati in 18 paesi, utilizzando i dati di una rete di telescopi che si estendeva dalle Hawaii al Polo Sud. Una rete di telescopi che ha dato vita all’equivalente di un unica grande lente delle dimensioni della stessa Terra, ovvero 4000 volte più grande di quella del telescopio spaziale Hubble.

Questa immensa lente è stata in grado di catturare la luce degli anelli di gas incandescente attorno a M87* e, secondo Peter Galison di Harvard, collaboratore dell’Event Horizone Telescope (EHT), “mentre scrutiamo in questi anelli, stiamo guardando la luce da tutto l’universo visibile, stiamo osservando sempre più lontano nel passato, come in un film della storia dell’universo visibile”.

L’analisi di un decennio di dati

Attraverso quanto appreso per catturare l’immagine di M87*, il team dell’EHT, ha analizzato i dati d’archivio di m87*, nel periodo 2009-2013, cercando di rivelare quale sia stato il suo comportamento nel corso del tempo. L’immagine del buco nero M87*con la sua caratteristica ombra a forma di mezzaluna che sembra oscillare, è sempre stato identico sin dalla sua nascita?

Dal 2009 al 2012, M87 * è stato osservato dal prototipo Early-EHT array, con telescopi situati in tre siti geografici che sono poi arrivati a quattro nel 2013. Soltanto nel 2017 l’EHT ha raggiunto il numero di cinque telescopi posizionati in altrettanti siti geografici in tutto il mondo.

Come ha spiegato Maciek Wielgus, astronomo del Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian, membro della Black Hole Initiative e autore principale dell’articolo, “lo scorso anno abbiamo visto un’immagine dell’ombra di un buco nero, costituita da una mezzaluna luminosa formata da plasma caldo che vortica intorno a M87 *, e una parte centrale scura, dove ci aspettiamo che sia l’orizzonte degli eventi del buco nero.

Ma quei risultati si basavano solo sulle osservazioni eseguite durante una finestra temporale di una settimana nell’aprile 2017. Un periodo troppo breve per notare cambiamenti importanti. Sulla base dei risultati dello scorso anno dunque, ci siamo posti le seguenti domande: questa morfologia a mezzaluna è coerente con i dati d’archivio? I dati di archivio precedenti, indicano una dimensione e un orientamento simili della mezzaluna?”

Come un cambia un buco nero nel tempo?

I dati raccolti dal 2009 al 2013 non costituivano una fonte sufficiente per la creazione dell’immagine di M87*, ma potevano essere utilizzati nei modelli statistici necessari per esaminare i cambiamenti nell’aspetto del buco nero nel tempo. Analizzando dunque i dati raccolti in tutto il periodo di osservazione, dal 2009 al 2017, i ricercatori hanno dunque stabilito che M87* si comporta esattamente come ci si sarebbe aspettato.

Il diametro dell’ombra del buco nero è rimasto coerente con la previsione della teoria della relatività generale di Einstein per un buco nero di 6,5 miliardi di masse solari. “In questo studio, dimostriamo che la morfologia generale, o la presenza di un anello asimmetrico, molto probabilmente persiste su scale temporali di diversi anni. La coerenza in più epoche di osservazione ci dà più fiducia che mai sulla natura di M87 * e sull’origine dell’ombra”, come ha spiegato Kazu Akiyama, del National Radio Astronomy Observatory (NRAO), che ha collaborato al progetto.

Ad un passo dallo svelare tutti i segreti di questi affascinanti corpi celesti

Ma attraverso questa seconda analisi di M87*, è emerso anche qualcosa che i ricercatori davvero non si aspettavano: l’anello attorno al buco nero oscilla. Per la prima volta dunque intravediamo la struttura dinamica del flusso di accrescimento di un buco nero così vicino al suo orizzonte degli eventi, in condizioni di gravità estrema.

Conoscere proprio questa zona del buco nero. È di fondamentale importanza per comprendere alcuni fenomeni come il lancio di jet relativistici e sarà la chiave per la formulazione di nuovi test per provare la veridicità della teoria della Relatività Generale.

Questo tipo di analisi dunque ci consente di osservare l’evoluzione di un buco nero in una arco temporale tanto lungo, grazie alla registrazione e all’archiviazione di un decennio di dati. Per questo i ricercatori dell’EHT sono già al lavoro per analizzare i dati del 2018 raccolti da un telescopio in Groenlandia e hanno in programma di pianificare due nuove osservazioni nel 2021.

Potrebbe dunque avvicinarsi quel giorno in cui vedremo un video di un buco nero e in cui questi affascinanti oggetti spaziali, non avranno più segreti. Un giorno potremmo sapere con certezza che cosa accade oltre l’orizzonte degli eventi di un buco nero.

immagini: Science Magazine