Cerchiamo di capire in modo semplice e immediato cosa sia il buco nero che è stato recentemente fotografato per la prima volta
Ha ormai fatto il giro del mondo la prima immagine di un buco nero. Già nel 2016, studiando le onde gravitazionali, si era dimostrata l’esistenza di questi misteriosi oggetti cosmici; l’immagine del buco nero M87 (al centro dell’omonima galassia, anche Virgo A) a 55 milioni di anni luce da noi è ora la prova diretta.
Il progetto che ha portato al risultato è l’Event Horizon Telescope (EHT) e il lavoro è stato presentato in sei articoli di un numero speciale della rivista Astrophysical Journal Letters e contemporaneamente in sei conferenze stampa (Bruxelles, Santiago del Cile, Shanghai, Tokyo, Taipei e Washington). L’immagine è stata realizzata grazie alla rete di otto radiotelescopi; l’Italia ha partecipato con l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
Cos’è un buco nero?
Ma cos’è un buco nero? È una regione dello spazio con campi gravitazionali così potenti che né la materia né luce possono sfuggire, rendendolo straordinariamente difficile da osservare nonostante la sua grande massa.
Come suggerisce il nome, il buco è molto nero: succhia ogni luce che si avvicina, il che significa che non ce n’è rimasta per raggiungerci. In quanto tale, è impossibile vedere il centro vorticoso e rovente di un buco nero.
L’orizzonte degli eventi
Attorno al bordo c’è l’orizzonte degli eventi, che segna il confine dove la luce può sfuggire alla forza del buco nero.
L’orizzonte degli eventi di un buco nero è il punto di non ritorno oltre il quale qualsiasi cosa (stelle, pianeti, gas, polvere e tutte le forme di radiazione elettromagnetica) viene inghiottita.
Buchi neri e relatività
La ricerca metterà alla prova la teoria della relatività generale avanzata nel 1915 da Einstein per spiegare le leggi della gravità e la loro relazione con altre forze naturali.
L’esistenza dei buchi neri è un corollario della teoria della relatività generale. In termini molto semplici, la massa dei corpi determina una certa forza di gravità che deforma lo spazio-tempo e curva la traiettoria della luce; se il corpo ha una massa enorme, il suo campo gravitazionale impedisce alla luce di uscire da una certa porzione di spazio.
La teoria di Einstein consente una previsione delle dimensioni e della forma dei buchi neri. Se la previsione risultasse imperfetta, la teoria potrebbe richiedere un aggiornamento.
Caratteristica del buco nero
Si pensa che il buco nero sia il risultato dell’evoluzione finale di stelle molto grandi: una stella esplode formando una supernova, il cui nocciolo può diventare una stella a neutroni, una pulsar o un buco nero.
La dimensione di un buco nero, determinata dal raggio dell’orizzonte degli eventi (raggio di Schwarzschild), è in km circa tre volte il rapporto fra la massa del buco nero e quella del Sole; poiché la massa è milioni o miliardi di volte più grande di quella del Sole, la dimensione è notevole (quello osservato è grande come tutto il nostro sistema solare).
L’unica attività “esterna” dei buchi neri è l’emissione di particolari onde radio (con lunghezza d’onda di poco più di un mm) che vengono catturate dai radiotelescopi.
Attualmente si pensa che esistano tre tipi di buchi neri: quello di Schwarzschild (dotato solo di massa e formato dalla singolarità e dall’orizzonte degli eventi), quello di Kerr (in rotazione su sé stesso) e quello di Reissner-Nordström (in rotazione, ma dotato anche di carica elettrica).
Per approfondimenti: Le stelle – La relatività di Einstein
