Abbiamo guardato vicinissimo al buco nero al centro della Via Lattea3 min di lettura

C’è un buco nero supermassivo al centro della Via Lattea? Sì, lo sapevamo già da un bel po’ di tempo. Ora, però, abbiamo delle prove che mostrano del materiale che gira vicino più che mai al buco nero al centro della nostra galassia: i dati raccolti dallo strumento GRAVITY dell’ESO hanno permesso di avvicinarci più che mai a un buco nero con le osservazioni.

In pratica, i dati di GRAVITY hanno fornito un’evidenza molto importante che quello al centro della Via Lattea sia proprio un buco nero supermassivo.

Insomma, mica pizza e fichi. Ma comunque, come sempre, partiamo dall’inizio che è meglio.

Che cos’è un buco nero?

Un buco nero è un oggetto con una massa molto grande in uno spazio molto piccolo.

La teoria della relatività prevede l’esistenza dei buchi neri e di tutti gli effetti che tanto stuzzicano la fantasia di scrittori, registi ma anche tutti noi.

Uno degli effetti più interessanti di un buco nero è che se ci dirigessimo verso un buco nero, allora a un certo punto si attraverserebbe una regione chiamata orizzonte degli eventi. Una volta passata questa regione, non potremmo più comunicare con chi resta dall’altra parte. Per questo motivo si dice che neanche la luce non può sfuggire da un buco nero: se abbiamo attraversato l’orizzonte degli eventi e volessimo inviare un segnale luminoso dall’altra parte, non riusciremmo a farlo.

Ma allora, come fare a osservare un buco nero? Se non emette luce, come possiamo osservarli?

Per capire che in un posto dell’universo c’è effettivamente un buco nero ci sono diversi modi: si possono osservare le onde gravitazionali oppure si può osservare il moto della roba che gira intorno al buco nero.

Il buco nero al centro della nostra galassia

Per esempio, prendiamo il buco al centro della nostra galassia: questo buco nero si chiama Sagittarius A* (abbreviato spesso con Sgr A*). Si tratta di un buco nero che ha una massa di 4,14 milioni di masse solari: cioè, è un oggetto che ha la stessa massa di circa 4 milioni di stelle come il Sole compresse in uno spazio piccolissimo.

Ma non solo le stelle orbitano attorno al buco nero galattico: nubi di gas orbitano vicinissime all’orizzonte degli eventi di Sgr A*.  Il gas nei pressi dell’orizzonte degli eventi forma quello che si chiama disco di accrescimento: questo gas che orbita attorno al buco nero viene compresso e si scalda. Le temperature si alzano e il gas emette diversi tipi di onde elettromagnetiche.

Quindi osservare il gas vicinissimo a un buco nero vuol dire osservare queste onde elettromagnetiche. Finora, non avevamo mai osservato queste nubi di gas così vicine a un buco nero. Ma ora, grazie allo strumento GRAVITY finalmente ce l’abbiamo fatta.

Che cosa ha misurato GRAVITY? E come?

Prima di tutto, le presentazioni: GRAVITY è uno strumento montato sul Very Large Telescope (VLT) dell’ESO che permette di osservare oggetti nell’universo con una risoluzione spaziale molto grande. Sostanzialmente, GRAVITY fa quello che fa un interferometro: mette insieme la luce raccolta dai quattro telescopi del complesso del VLT in modo da ottenere immagini molto dettagliate.

Insomma, GRAVITY è lo strumento ideale per provare a osservare le regioni più vicine al buco nero Sgr A*.

Qualche mese fa, come già da un po’, GRAVITY stava tenendo sotto controllo una delle stelle che orbitano attorno Sgr A*, la stella chiamata S2.  Il motivo di queste osservazioni è che la stella S2 gira così vicino a Sgr A* che è possibile testare la teoria della relatività in situazioni estreme, dove gli effetti sono più evidenti.

Ecco, durante l’osservazione dei passaggi della stella S2, GRAVITY ha anche osservato una forte emissione di infrarossi.

Le emissioni di infrarossi osservate sono state in tutto tre: in tutti i casi queste emissioni mostrano un moto rotatorio attorno al centro galattico.

Queste osservazioni, confrontate con i modelli teorici, sono in accordo con la teoria che prevede l’esistenza di un buco nero supermassivo di 4 milioni di masse solari.

Non solo: i modelli ci dicono anche che i dati corrispondono a dati osservati in quella che è l’orbita stabile più vicina possibile a un buco nero di massa come quello che c’è al centro della Via Lattea.

Infine, oltre al gas e al buco nero supermassivo, un altro ingrediente è dato dal campo magnetico: quando del gas caldo si trova nell’orbita stabile più vicina al buco nero e in più interagisce con il campo magnetico, allora la teoria prevede che si formino degli hot spot, dei punti caldi. E infatti, sono stati osservati proprio tre emissioni brillanti di infrarossi.

Il grafico da ricordare

Gli articoli scientifici sono sempre pieni di grafici. L’articolo scientifico in cui è raccontata la scoperta di cui vi parlo oggi non fa eccezione.

L’articolo scientifico lo potete scaricare e leggere a questo link.

Il grafico che vorrei vedere insieme a voi è questo qui sotto.

Grafito che confronta i dati osservati da GRAVITY con i diversi modelli di buco nero.

(Link articolo orginario)

A prima vista sembra una roba complicata, ma non così tanto.

Le tre emissioni di infrarossi sono rappresentate dai simboli pallino nero, triangolo rosa e quadrato blu. Le curve solide rossa e verde rappresentano diversi tipi di buchi neri, mentre le curve tratteggiate sono buchi neri di masse diverse, tra 3 e 5,5 milioni di masse solari.

I dati osservati da GRAVITY si posizionano praticamente in corrispondenza della curva rossa (considerando anche le barre d’errore, gioia e dolori dei fisici!): eccola la conferma che i dati osservati corrispondono a ciò che la teoria descrive come un buco nero di massa circa 4 milioni di masse solari.

La precisione è nulla senza controllo

Sembra incredibile: siamo riusciti a vedere quanto più vicino possibile al buco nero che si trova al centro della Via Lattea, almeno per ora.

Questo tipo di osservazioni mi fanno davvero impazzire: si riesce a raggiungere una precisione pazzesca per cercare di osservare qualcosa che non sappiamo benissimo come sia fatto, cioè un buco nero.

Una volta si diceva, in una celebre pubblicità, che la precisione è nulla senza il controllo. Può darsi che in parte sia ancora vero, ma viene anche da dire che non importa: alla fine siamo qui solo per cercare di capire com’è fatto l’universo.