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Conferenza stampa mondiale ESO: gli astronomi rivelano la prima immagine del buco nero nel cuore della Galassia

Marcello Strano by Marcello Strano
12 Maggio 2022
in Attualità
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Oggi, durante diverse conferenze stampa simultanee in tutto il mondo, tra cui quella al quartier generale dell’ESO (European Southern Observatory) in Germania, gli astronomi hanno svelato la prima immagine del buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, la Via Lattea. Questo risultato rappresenta una prova schiacciante che l’oggetto sia veramente un buco nero e fornisce preziosi indizi sul funzionamento di questi giganti, che si pensa risiedano al centro della maggior parte delle galassie. L’immagine è stata prodotta da un gruppo di ricerca globale chiamato Collaborazione EHT (o Event Horizon Telescope Collaboration), utilizzando le osservazioni di una rete mondiale di radiotelescopi.

 

L’immagine è la prima, tanto attesa occhiata sull’oggetto massiccio che si trova proprio al centro della nostra galassia. Gli scienziati avevano già visto stelle in orbita attorno a qualcosa di invisibile, compatto e molto massiccio al centro della Via Lattea. Ciò suggerisce fortemente che questo oggetto – noto come Sagittario A* (Sgr A*, pronunciato “sadge-ay-star” in inglese) – sia un buco nero e l’immagine odierna ne fornisce la prima prova visiva diretta. Anche se non possiamo vedere il buco nero propriamente detto, poiché è completamente oscuro, il gas incandescente che lo circonda mostra una firma rivelatrice: una regione centrale scura (possiamo dire un’ombra) circondata da una struttura brillante ad anello. La nuova veduta cattura la luce piegata dalla potente gravità del buco nero, quattro milioni di volte più massiccio del nostro Sole.

 

This is the first image of Sgr A*, the supermassive black hole at the centre of our galaxy. It’s the first direct visual evidence of the presence of this black hole. It was captured by the Event Horizon Telescope (EHT), an array which linked together eight existing radio observatories across the planet to form a single “Earth-sized” virtual telescope. The telescope is named after the event horizon, the boundary of the black hole beyond which no light can escape.   Although we cannot see the event horizon itself, because it cannot emit light, glowing gas orbiting around the black hole reveals a telltale signature: a dark central region (called a shadow) surrounded by a bright ring-like structure. The new view captures light bent by the powerful gravity of the black hole, which is four million times more massive than our Sun. The image of the Sgr A* black hole is an average of the different images the EHT Collaboration has extracted from its 2017 observations.  In addition to other facilities, the EHT network of radio observatories that made this image possible includes the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and the Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) in the Atacama Desert in Chile, co-owned and co-operated by ESO is a partner on behalf of its member states in Europe.

 

“Siamo rimasti sbalorditi da quanto le dimensioni dell’anello concordino con le previsioni della teoria della relatività generale di Einstein”, ha affermato il responsabile scientifico del progetto EHT Geoffrey Bower dell’Istituto di Astronomia e Astrofisica, Academia Sinica, Taipei. “Queste osservazioni senza precedenti hanno notevolmente migliorato la nostro comprensione di ciò che accade al centro della nostra galassia e offrono nuove informazioni su come questi giganteschi buchi neri interagiscono con l’ambiente circostante.” I risultati del gruppo di lavoro EHT sono stati pubblicati oggi in un numero speciale di The Astrophysical Journal Letters.

 

Poiché il buco nero si trova a circa 27.000 anni luce dalla Terra, la sua dimensione in cielo ci appare all’incirca come quella di una ciambella sulla Luna. Per poterne catturare un’immagine, l’equipe ha creato il potente EHT, che collega tra loro otto osservatori radio in tutto il pianeta per formare un unico telescopio virtuale delle dimensioni della Terra. L’EHT ha osservato Sgr A* in più notti nel 2017, raccogliendo dati per molte ore di seguito, proprio come con un lungo tempo di esposizione su una macchina fotografica.

 

Oltre ad altre strutture, la rete EHT di osservatori radio comprende ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e APEX (Atacama Pathfinder EXperiment) nel deserto di Atacama in Cile, in comproprietà e co-operati dall’ESO per conto di suoi Stati membri in Europa. L’Europa contribuisce alle osservazioni EHT anche con altri radio osservatori – il telescopio IRAM da 30 metri in Spagna e, dal 2018, il NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array) in Francia – oltre a un supercomputer per combinare i dati EHT ospitato dal Max Planck Istituto di Radioastronomia in Germania. Inoltre, l’Europa ha contribuito con finanziamenti al progetto del consorzio EHT attraverso sovvenzioni del Consiglio europeo della ricerca e della Max Planck Society in Germania.

 

“È esaltante per l’ESO aver svolto un ruolo così importante nello svelare i misteri dei buchi neri, e di Sgr A* in particolare, per così tanti anni”, ha commentato il Direttore Generale dell’ESO Xavier Barcons. “L’ESO non solo ha contribuito alle osservazioni EHT con le strutture ALMA e APEX, ma ha anche consentito, con i suoi altri osservatori in Cile, alcune delle precedenti osservazioni rivoluzionarie del centro galattico”.

 

Il risultato di EHT segue il rilascio nel 2019, sempre da parte della collaborazione, della prima immagine di un buco nero, chiamato M87*, al centro della galassia Messier 87, ben più lontana da noi. I due buchi neri appaiono notevolmente simili, anche se il buco nero della nostra galassia è più di mille volte più piccolo e meno massiccio di M87*.

 

“Abbiamo qui due tipi completamente diversi di galassia e due masse di buchi neri molto diverse, ma vicino al bordo questi buchi neri sembrano sorprendentemente simili”, afferma Sera Markoff, co-presidente del Consiglio Scientifico dell’EHT e professoressa di astrofisica teorica all’Università di Amsterdam, nei Paesi Bassi. “Questo ci dice che la Relatività Generale governa questi oggetti da vicino, e qualsiasi differenza che vediamo più lontano deve essere dovuta a differenze nel materiale che circonda i buchi neri”.

 

The Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration has created a single image (top frame) of the supermassive black hole at the centre of our galaxy, called Sagittarius A*, or Sgr A* for short, by combining images extracted from the EHT observations.  The main image was produced by averaging together thousands of images created using different computational methods — all of which accurately fit the EHT data. This averaged image retains features more commonly seen in the varied images, and suppresses features that appear infrequently.  The images can also be clustered into four groups based on similar features. An averaged, representative image for each of the four clusters is shown in the bottom row. Three of the clusters show a ring structure but, with differently distributed brightness around the ring. The fourth cluster contains images that also fit the data but do not appear ring-like.   The bar graphs show the relative number of images belonging to each cluster. Thousands of images fell into each of the first three clusters, while the fourth and smallest cluster contains only hundreds of images. The heights of the bars indicate the relative “weights,” or contributions, of each cluster to the averaged image at top.  In addition to other facilities, the EHT network of radio observatories that made this image possible includes the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and the Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) in the Atacama Desert in Chile, co-owned and co-operated by ESO is a partner on behalf of its member states in Europe.

 

Questo traguardo è stato decisamente più difficile che per M87*, anche se Sgr A* è molto più vicino a noi. Lo scienziato dell’EHT Chi-kwan (‘CK’) Chan, dell’Osservatorio Steward e del Dipartimento di Astronomia e del Data Science Institute dell’Università dell’Arizona, USA, spiega: “Il gas in prossimità dei buchi neri si muove alla stessa velocità – veloce quasi come la luce – sia intorno a Sgr A* che a M87*. Ma mentre il gas impiega giorni o settimane per orbitare attorno a M87*, più grande, in Sgr A*, molto più piccolo, completa un’orbita in pochi minuti. Ciò significa che la luminosità e la configurazione del gas intorno a Sgr A* cambiavano rapidamente mentre la collaborazione EHT lo osservava, un po’ come cercare di scattare una foto nitida di un cucciolo mentre insegue la propria coda”.

 

I ricercatori hanno dovuto sviluppare nuovi strumenti sofisticati che tenessero conto del moto del gas intorno a Sgr A*. Mentre M87* era un obiettivo più facile e più stabile, poichè quasi tutte le immagini si assomigliavano, questo non era il caso per Sgr A*. L’immagine del buco nero di Sgr A* è una media delle diverse immagini estratte dal gruppo di lavoro e rivela finalmente per la prima volta il mostro che si nasconde nel cuore della nostra galassia. Lo sforzo è stato possibile grazie all’ingegno di oltre 300 ricercatori provenienti da 80 istituti di tutto il mondo, che costituiscono la Collaborazione EHT. Oltre a sviluppare strumenti complessi per superare le sfide insite nel ritrarre Sgr A*, l’equipe ha lavorato rigorosamente per cinque anni, utilizzando supercomputer per combinare e analizzare i propri dati, compilando nel frattempo una libreria senza precedenti di buchi neri simulati da confrontare con le osservazioni.

 

Gli scienziati sono particolarmente entusiasti di avere finalmente le immagini di due buchi neri di dimensioni molto diverse, cosa che offre l’opportunità di capire come si confrontano e in quanto differiscono. Hanno anche iniziato a utilizzare i nuovi dati per verificare teorie e modelli di come il gas si comporta intorno ai buchi neri supermassicci. Questo processo non è ancora del tutto compreso, ma si ritiene che svolga un ruolo chiave nel plasmare la formazione e l’evoluzione delle galassie.

 

“Ora possiamo studiare le differenze tra questi due buchi neri supermassicci per ottenere nuovi preziosi indizi su questo importante processo”, ha affermato lo scienziato dell’EHT Keiichi Asada dell’Istituto di Astronomia e Astrofisica, Academia Sinica, Taipei. “Abbiamo immagini per due buchi neri – alle due estremità della distribuzione di massa dei buchi neri supermassicci nell’Universo – quindi possiamo progredire molto più di prima nella verifica del comportamenteo della gravità in questi ambienti estremi”.

Marcello Strano

Marcello Strano

Giornalista iscritto all'Odg, Fnsi, Ucsi, Ussi, Ugis, Sngci, Agimp. Un attivista impegnato costantemente in azioni concrete di sensibilizzazione della cultura. Ha partecipato ai festival più esclusivi e importanti al mondo: Sanremo, Taormina, Roma, Venezia, Berlino, Cannes, Hollywood.
 

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