Fotografare un buco nero

A meno di un secolo da quando è stata ipotizzata l’esistenza fisica (non più come semplice soluzione matematica) del più misterioso oggetto dell’Universo, il Buco Nero, e dopo le molteplici evidenze di scie lasciate da oggetti celesti «divorati» da coppie di buchi neri e da onde gravitazionali prodotte da fusioni di energia spaventose di coppie di buchi neri, si è arrivati oggi addirittura a ricostruire la «fotografia» di un buco nero. Può sembrare un paradosso parlare di «fotografia» dell’oggetto celeste in cui la forza gravitazionale è così intensa da non lasciare fuoriuscire neppure un raggio di luce. Più esattamente si tratta di ricostruire l’immagine del cosiddetto «orizzonte degli eventi» e cioè della superficie (immaginaria), che circonda il buco nero, all’interno della quale la velocità della luce (la massima possibile) non è più sufficiente a sfuggire dal buco nero e quindi da essa non può più uscire nulla.
L’incontro cercherà di illustrare quale sia il significato di tale «fotografia» e come si sia arrivati a questo stupefacente risultato.
Prima di far questo verrà presentata la rilevanza dei buchi neri nell’ambito della nostra incessante corsa alla conoscenza del cosmo. I buchi neri rappresentano un formidabile «laboratorio» messoci a disposizione dalla natura per studiare la gravità nei suoi limiti estremi in un territorio della fisica in cui si incrociano, in modo ancora misterioso, le due più grandi teorie fisiche del Novecento: la relatività generale e la meccanica quantistica. Nella sua relazione il fisico Antonio Masiero illustrerà quello che è ritenuto da molti il più grande problema della fisica moderna, ovvero l’incompatibilità teorica tra queste due teorie e come dallo studio dei buchi neri si possa sperare di avere cruciali indizi per una teoria al contempo quantistica e relativistica. Oltre che chiave di volta per una possibile risoluzione di questo fondamentale problema teorico, Masiero illustrerà come i buchi neri rimangano per molti versi misteriosi gettando luci ma anche interrogativi sul lato più affascinante e intrigante del nostro Universo: il suo lato oscuro, ovvero la presenza preponderante di una forma di materia, la materia oscura, del tutto diversa da quella ordinaria come la nostra fatta di atomi e di una nuova, assolutamente inaspettata, ancora del tutto misteriosa, forma di energia, l’energia oscura.
L’astrofisica Mariafelicia De Laurentis, direttamente partecipe dell’esperimento, illustrerà come è stato possibile «catturare» la prima immagine di un buco nero, risultato ottenuto con la collaborazione che appunto prende il nome dall’Orizzonte degli eventi «Event Horizon Telescope» (EHT), una rete di radiotelescopi distribuiti in tutto il globo terrestre (Europa, Stati Uniti e Hawaii, America Centrale e del Sud, Africa e Asia), che lavorano secondo una coordinazione ben strutturata per poter formare un unico, immenso, «occhio virtuale» che scruta il cielo con sensibilità e risoluzioni mai viste prima.
La collaborazione internazionale guidata da Shepard Doeleman della Harvard University ha coinvolto circa 200 ricercatori di tutto il mondo con un’attiva partecipazione italiana attraverso l’INFN e l’Università di Napoli Federico II. Peculiarità dell’esperimento è l’uso dell’interferometria radio a lunga distanza che osserva ad una lunghezza d’onda di 1.3 mm (corrispondente a una frequenza di circa 230 GHz) dando vita a uno strumento fondamentalmente nuovo con il più alto potere risolutivo angolare che sia mai stato raggiunto. (Un livello di dettaglio tale da permetterci di leggere una pagina di giornale a New York comodamente da un caffè sul marciapiede di Bergamo).
Tutto questo ha permesso di ricostruire le immagini in scala dell’orizzonte degli eventi del buco nero supermassiccio (pari a oltre sei miliardi di masse solari) al centro della Galassia ellittica gigante M87, che si trova a 55 milioni di anni luce dalla Terra nel vicino ammasso di galassie della Vergine. Nella sua relazione De Laurentis mostrerà, passo dopo passo, come è stato possibile raggiungere questo eccezionale risultato scientifico e perché è così importante essere riusciti a ottenere un’immagine diretta di un buco nero, partendo dalla teoria fino alle osservazioni e oltre. Ciò permetterebbe di avere un notevole strumento di verifica della validità o meno delle varie teorie relativistiche della gravitazione in rapporto con la teoria della relatività generale.

L’intervento

A meno di un secolo da quando è stata ipotizzata l’esistenza del più misterioso oggetto dell’Universo e dopo molteplici evidenze indirette, nel 2019 gli scienziati sono stati in grado di ricostruire la prima «fotografia» di un buco nero.
Ne parleranno nell’ambito della XVII edizione del festival di divulgazione scientifica BergamoScienza in «Fotografare un buco nero» domenica 13 ottobre alle ore 11 al Centro Congressi Giovanni XXIII, il fisico Renato Angelo Ricci con l’astrofisica Mariafelicia De Laurentis, Professore di Astronomia e Astrofisica all’Università Federico II di Napoli e Ricercatore Associato dell’INFN e Antonio Masiero, vice presidente dell’INFN e Professore di Fisica Teorica all’Università di Padova.
Anticipiamo l’intervento di Renato Angelo Ricci, professore emerito dell’università di Padova, Presidente Onorario della Società Italiana di Fisica, Presidente Onorario dell’Associazione Italiana Nucleare e membro del Comitato Scientifico di Bergamo Scienza.
(bergamoscienza.it) Centro Congressi Giovanni XXIII,
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