Aggiornato l'11 aprile alle 16:40 ET.
Ieri i terrestri hanno prima messo gli occhi su un'immagine reale di un buco nero, trasformando in realtà concreta ciò che viveva solo nelle nostre immaginazioni collettive.
L'immagine raffigura un anello sbilenco color arancione che circonda l'ombra scura di un buco nero che divora la materia a 55 milioni di anni luce di distanza al centro di una galassia conosciuta come Vergine A (Messier 87).
Questo primo sguardo sfocato è sufficiente per confermare che la teoria della relatività di Einstein funziona anche al limite di questo abisso gigante - un luogo estremo in cui alcuni pensavano che le sue equazioni sarebbero crollate. Ma questa immagine sfuggente solleva molte domande. Ecco alcune delle tue domande con risposta.
Che cos'è un buco nero?
I buchi neri sono oggetti estremamente densi ai quali nulla può sfuggire, nemmeno la luce. Man mano che mangiano la materia vicina, crescono di dimensioni. I buchi neri di solito si formano quando una grande stella muore e collassa su se stessa.
Si pensa che buchi neri supermassicci, che sono milioni o miliardi di volte enormi come il sole, si trovino al centro di quasi tutte le galassie, compresa la nostra. Il nostro si chiama Sagittario A *.
Perché non abbiamo mai visto un'immagine di un buco nero prima?
I buchi neri, anche quelli supermassicci, non sono così grandi. Ad esempio, scattare un'immagine del buco nero al centro della nostra Via Lattea, che si pensa sia circa 4 milioni di volte più massiccia del sole, sarebbe come scattare una foto di un DVD sulla superficie della luna, Dimitrios Psaltis, un astrofisico dell'Università dell'Arizona, disse a Vox. Inoltre, i buchi neri sono generalmente coperti da materiale che può oscurare la luce che circonda il buco nero, hanno scritto.
Prima di questa immagine, come sapevamo che esistevano i buchi neri?
La teoria della relatività di Einstein predisse per la prima volta che quando una stella massiccia morì, lasciò un nucleo denso. Se questo nucleo era tre volte più massiccio del sole, le sue equazioni mostravano che la forza di gravità produceva un buco nero, secondo la NASA.
Ma fino a ieri (10 aprile), gli scienziati non potevano fotografare o osservare direttamente i buchi neri. Piuttosto, si basavano su prove indirette - comportamento o segnali provenienti da altri oggetti nelle vicinanze. Ad esempio, un buco nero divora le stelle che si avvicinano troppo. Questo processo riscalda le stelle, inducendole a emettere segnali a raggi X rilevabili dai telescopi. A volte i buchi neri sputano anche esplosioni gigantesche di particelle cariche, che è, di nuovo, rilevabile dai nostri strumenti.
Gli scienziati a volte studiano anche il movimento degli oggetti - se sembrano essere tirati in modo strano, un buco nero potrebbe essere il colpevole.
Cosa vediamo nell'immagine?
I buchi neri stessi emettono una radiazione troppo piccola per essere rilevati, ma come prevedeva Einstein, è possibile vedere la sagoma di un buco nero e il suo orizzonte degli eventi - il confine oltre il quale la luce non può sfuggire -.
Si scopre, è vero. Il cerchio scuro nel mezzo è l '"ombra" del buco nero che viene rivelato dal gas incandescente che si trova all'orizzonte degli eventi attorno ad esso. (L'estrema forza gravitazionale del buco nero surriscalda il gas, provocando l'emissione di radiazioni o "bagliore"). Ma il gas nell'orizzonte degli eventi non è proprio arancione - piuttosto gli astronomi coinvolti nel progetto hanno scelto di colorare i segnali delle onde radio in arancione per rappresentare la luminosità delle emissioni.
I toni gialli rappresentano le emissioni più intense, mentre il rosso indica un'intensità più bassa e il nero rappresenta emissioni ridotte o assenti. Nello spettro visibile, il colore delle emissioni sarebbe probabilmente visto ad occhio nudo come bianco, forse leggermente macchiato di blu o rosso.
Puoi leggere di più in questo articolo di Live Science.
Perché l'immagine è sfocata?
Con la tecnologia attuale, questa è la massima risoluzione raggiungibile. La risoluzione di Event Horizon Telescope è di circa 20 microarcsecondi. (Un secondo di microarchi ha le dimensioni di un punto alla fine di una frase se lo guardavi dalla Terra e quel periodo era in un volantino lasciato sulla luna, secondo il Journal of Amateur Astronomers Association di New York.)
Se scatti una foto normale che contiene milioni di pixel, la fai esplodere qualche migliaio di volte e la appianerai, vedrai la stessa risoluzione che si vede nell'immagine del buco nero, secondo Geoffrey Crew, vicepresidente della Event Horizon Telescope. Ma considerando che stanno immaginando un buco nero a 55 milioni di anni luce di distanza, è incredibilmente impressionante.
Perché l'anello ha una forma così irregolare?
Gli scienziati della missione non lo sanno ancora. "Bella domanda e speriamo di poter rispondere in futuro", ha detto Crew. "Per il momento, è ciò che M87 ci ha mostrato."
In che modo gli scienziati hanno catturato questa immagine?
Oltre 200 astronomi in tutto il mondo hanno effettuato le misurazioni utilizzando otto radiotelescopi terrestri noti collettivamente come Event Horizon Telescope (EHT). Questi telescopi si trovano in genere in siti di alta quota come vulcani alle Hawaii e in Messico, montagne in Arizona e la Sierra Nevada, il deserto di Atacama e l'Antartide, secondo una dichiarazione della National Science Foundation.
Nell'aprile 2017, gli astronomi hanno sincronizzato tutti i telescopi per prendere le misure delle onde radio emesse dall'orizzonte degli eventi del buco nero, il tutto allo stesso tempo. Sincronizzare i telescopi era simile alla creazione di un telescopio di dimensioni terrestri con una risoluzione impressionante di 20 microarcsecondi - abbastanza per leggere un giornale nelle mani di un newyorkese da un caffè di Parigi, secondo la dichiarazione. (In confronto, il buco nero che hanno ripreso è di circa 42 microarcsecondi).
Hanno quindi preso tutte queste misure grezze, le hanno analizzate e le hanno combinate nell'immagine che vedi.
Perché gli scienziati hanno misurato le onde radio anziché la luce visibile per catturare l'immagine?
Potrebbero ottenere una migliore risoluzione utilizzando le onde radio rispetto a quelle che utilizzavano la luce visibile. "Attualmente le onde radio offrono la massima risoluzione angolare di qualsiasi tecnica", ha detto Crew. La risoluzione angolare si riferisce a quanto bene (l'angolo più piccolo) un telescopio può distinguere tra due oggetti separati.
Questa è una vera fotografia?
No, non nel senso tradizionale. "È difficile creare un'immagine con onde radio", ha detto Crew. Gli scienziati della missione hanno misurato le onde radio emesse dall'orizzonte degli eventi del buco nero e quindi hanno elaborato tali informazioni con un computer per creare l'immagine che si vede.
Questa immagine dimostra ancora una volta la teoria della relatività di Einstein?
Sì. La teoria della relatività di Einstein prevede che esistano buchi neri e che abbiano orizzonti di eventi. Le equazioni prevedono anche che l'orizzonte degli eventi dovrebbe essere in qualche modo circolare e la dimensione dovrebbe essere direttamente correlata alla massa del buco nero.
Ecco: un orizzonte degli eventi in qualche modo circolare e la massa inferita del buco nero corrispondono alle stime di ciò che dovrebbe essere basato sul movimento delle stelle più lontano da esso.
Puoi leggere di più su Space.com.
Perché non hanno catturato un'immagine del buco nero della nostra galassia, invece di sceglierne una lontana?
M87 è stato il primo misuratore di buco nero misurato, quindi hanno analizzato per la prima volta che, ha detto Shep Doeleman, direttore del Event Horizon Telescope, durante una conferenza stampa. Ma è stato anche più facile da immaginare rispetto al Sagittario A *, che si trova al centro della nostra galassia, ha aggiunto. Questo perché è così lontano che non si "muove" molto durante una serata di misurazioni. Il Sagittario A * è molto più vicino, quindi non è "riparato" nel cielo. In ogni caso, "siamo molto entusiasti di lavorare su Sag A *", ha detto Doeleman. "Non stiamo promettendo nulla, ma speriamo di ottenerlo molto presto."
