Come si fa a catturare l’immagine di qualcosa che, per definizione, non è visibile?

C’è bisogno di un team internazionale di scienziati; un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra e un algoritmo capace di elaborare un enorme quantità di dati grafici.
Questi gli elementi che lo scorso anno, esattamente il 10 Aprile 2019, hanno portato alla elaborazione della prima foto di buco nero.

Per comprendere meglio l’entità del lavoro svolto, degli anni che sono serviti per “scattarla” e quanto sia epocale la sua esistenza è necessario fare un passo indietro.
Nel 1783 John Michell scrisse un saggio in cui teorizzava l’esistenza di una stella di massa e densità sufficientemente elevate da avere un campo gravitazionale in grado di trattenere la luce.
Oggetti simili si sarebbero presentati all’occhio di un potenziale osservatore come spazi vuoti, neri, nell’universo. Anni dopo Robert Oppenheimer [tristemente famoso per aver preso parte alla creazione della bomba atomica n.d.r] studiò che il campo gravitazionale generato da una stella come quella descritta da Michell, è capace di modificare la traiettoria dei raggi di luce, deviandola.
Man mano che la stella si contrae, il campo gravitazionale in prossimità della sua superfice diventa più forte, incurvando i raggi solari sempre più verso l’interno.
Quando la stella collassa al di sotto di un certo raggio critico, il campo gravitazionale in prossimità della superficie diviene così intenso e con una forza tale che la luce non riesce più a sfuggirgli.
La Teoria della Relatività di Einstein afferma che nulla è più veloce della luce quindi, se neanche la luce riesce a sottrarsi al campo gravitazionale del buco nero, niente è in grado di farlo. Immaginare un fenomeno celeste di questo calibro non è facile, ma per le questioni che riguardano l’universo, la fantascienza da sempre ci viene incontro.

Nel film del 2014 Interstellar viene mostrato Gargantua, il buco nero attraverso il quale i protagonisti riescono a raggiungere remote regioni dello spazio-tempo. La foto ovviamente non è reale, ma è una rappresentazione grafica abbastanza accurata del comportamento della luce in presenza di un buco nero: la luce diviene un anello di plasma incandescente che ruota intorno ad una sfera di oscurità.

Non è possibile osservare un buco nero in sé stesso, ma è possibile desumerne la presenza in una data regione dello spazio tempo, osservando il comportamento di ciò che ha intorno; bisogna riconoscere la presenta del buco nero dall’assenza di materia e di luce.

Katie Bouman, dottorato in Informatica e Intelligenza Artificiale presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), lavora in un laboratorio informatico dove si usa il computer per aumentare la definizione di immagini e video e fa parte di un team di 200 ricercatori che sono riusciti nell’impresa di fotografare un buco nero supermassiccio, appartenente a un gruppo di stelle situato al centro della nostra galassia, la Via Lattea, a 26.000 anni luce da noi. Katie ha contribuito alla creazione di un algoritmo in grado di elaborare migliaia di terabyte di dati raccolti da un telescopio computazionale, “Event Horizon Telescope” creato da una rete globale di 8 telescopi posizionati in tutto il mondo, sintetizzandoli in un’unica immagine. Il risultato è una finestra su uno dei più grandi misteri della scienza.

Roger Penrose e Stephen Hawking hanno dimostrato che, stando alla teoria della relatività generale, all’interno del buco nero esista una singolarità di densità infinita. Quest’ultimo nel suo libro “La teoria del tutto” ci dice che alcune soluzioni alle equazioni della relatività generale ammettono l’eventualità che un astronauta, che si trova sull’orizzonte degli eventi, possa cadere all’interno del buco nero, osservare la singolarità nuda e, riuscendo ad evitare l’impatto con essa, cadere in un tunnel spazio-temporale [worm hole n.d.r.]. Il worm hole sarebbe un ponte tra regioni diverse dello spazio-tempo, incredibilmente lontane tra loro. Insomma gli sceneggiatori di Interstellar si sono dati molto da fare.

Subrahmanyan Chandrasekhar, illustre fisico, astrofisico e matematico indiano, disse che “I buchi neri in natura sono gli oggetti macroscopici più perfetti che esistono nell’universo; gli unici elementi della loro struttura sono i nostri concetti di spazio e tempo”.

Katie Bouman un anno fa è diventata il volto del programma di ricerca che ci ha portati un po’ più vicini alla soluzione l’enigma dei buchi neri: la ricorderò sempre con l’espressione di chi ha realizzato meraviglie e non riesce a contenere la gioia.

A proposito dell'autore

Rosamaria Trunzo

Assistente sociale, sognatrice incallita, idealista per nascita ed irriverente per vocazione. Ama leggere, guardare le maratone di Mentana su la7, i telefilm, il cinema, le arance amare e la politica. Dai posteri verrà ricordata per l'autoironia e la propensione alle battute a doppio senso.

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