Credit: Dexter, J., Agol, E., Fragile, P. C., McKinney, J. C., 2010, The Astrophysical Journal, 717, 1092.
I buchi neri sono praticamente invisibili ma gli astronomi stanno sviluppando una tecnologia che permetterà di catturare immagini senza precedenti della zona immediatamente circostante, in grado di confermare l'esistenza teorizzata dell'"ombra del buco nero".
La difficoltà principale è che questi oggetti si trovano tutti molto lontani da noi: il buco nero supermassiccio più vicino è proprio quello al centro della nostra galassia, la Via Lattea, conosciuto come Sagittarius A* e si trova a circa 26.000 anni luce di distanza.
Il nuovo progetto si chiama Event Horizon Telescope (EHT): combinerà immagini catturate con osservatori di tutto il mondo, Stati Uniti, Messico, Cile, Francia, Groenlandia e Polo Sud per formare un'unica foto con una risoluzione pari a quello che avrebbe raggiunto un singolo telescopio delle dimensioni della distanza tra le strutture separate.
"Sarà un esperimento unico ed inedito", ha detto un membro del team EHT Jason Dexter, astrofisico teorico presso l'Università della California.
Dalla Terra Sagittarius A* potrebbe essere paragonato ad un pompelmo messo sulla superficie della Luna ma quando l'Event Horizon Telescope sarà pronto potrà risolvere anche una pallina da golf sulla superficie della Luna!
Per raggiungere questa qualità, il sistema userà la tecnica chiamata very long baseline interferometry (VLBI), dove un supercoputer fa da lente al telescopio gigante, costituito dai singoli osservatori non collegati tra loro fisicamente ma sincronizzati attraverso orologi atomici ad altissima precisione.
"Se si dispone dei telescopi di tutto il mondo si può creare un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra", spiega Shep Doeleman, astronomo dell'Osservatorio Haystack del MIT (Massachusetts Institute of Technology) in Massachusetts, a capo del progetto EHT.
"In un telescopio tipico, la luce rimbalza sulla superficie curva con precisione e tutta la luce viene concentrata in un piano focale. Nel VLBI, invece, dobbiamo bloccare la luce, catturare, registrare perfettamente e fedelmente nel sistema, quindi spostare i dati in un supercomputer centrale che confronta la luce dalla California e delle Hawaii e di altri luoghi e la sintetizza. La lente diventa il supercomputer qui al MIT".
Un grande contributo al progetto arriverà nei prossimi anni quando si uniranno i 64 radiotelescopi ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in Cile.
La tecnica VLBI viene ormai usata da cinquant'anni ma non ha mai raggiunto una tale potenza.
Tiran fuori il telescopio Event Horizon è stata una grande sfida tecnica su molti fronti, soprattutto per quanto riguarda la creazione di algoritmi ad hoc, il supercomputer, nonché le stazioni ad altissima precisione per misurare il tempo per coordinare le osservazioni su rete mondiale.
Gli astronomi sperano di ottenere con l'EHT dati senza precedenti che consentano di studiare la fisica di queste bizzarre creature del cosmo, i buchi neri.
Il buco nero al centro della nostra Galassia, ad esempio, sembrerebbe avere una massa pari a 4 milioni di Soli, il tutto concentrato in un'area molto piccola ed incomprensibile.
Questa densità così elevata dovrebbe produrre forze gravitazionali estreme, un raro campo di prova pratica per la Teoria Generale della Relatività di Einstein.
Una domanda alla quale si cercherà di dare una risposta è se nei buchi neri esiste veramente l'orizzonte degli eventi, un confine teorizzato dalla relatività generale che segna il punto di non ritorno in cui luce e materia non possono più sfuggire. Se esiste, allora i buchi neri dovrebbero avere "ombre", ossia regioni oscurate in cui la luce è stata letteralmente inghiottita.
Event Horizon Telescope sarà in grado di vedere questi dettagli intorno a Sagittarius A* nei prossimi anni e mentre EHT lavorerà in lunghezze d'onda radio, un'altra frontiera dell'astronomia sta facendo progressi, le osservazioni in raggi X.
Il gas che cade all'interno dei buchi neri emette luce in tutto lo spettro elettromagnetico ma quello più caldo, più energico, vorticoso vicino all'orizzonte degli eventi, può essere visto nella lunghezza d'onda dei raggi X. Questa luce è visibile solo oltre l'atmosfera terrestre ed è qui che lavorano i telescopi spaziali come Chandra e NuSTAR della NASA, l'europeo XMM Newton e il giapponese Suzaku.
Queste osservazioni non riprendono la zona subito vicino al buco nero come farà EHT ma osservano come si sgretola la luce emessa dai gas all'avvicinarsi verso ambienti estremi.
Attraverso lo studio dei buchi neri in varie lunghezze d'onda, i ricercatori sperano di ottenere una comprensione più completa di questi strani oggetti cosmici.
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