Come si scatta una foto a un buco nero

L’immagine che vediamo qui sopra è la foto di un buco nero. Potrebbe non sembrare nulla di eccezionale dato che siamo abituati a immaginarci i buchi neri più o meno in quel modo, tuttavia la nostra immaginazione era fortemente influenzata da una serie di rappresentazioni computerizzate che non avevano solide basi scientifiche. In sostanza ci si era immaginati come potesse essere fatto un buco nero e ne era stata creata una versione virtuale, ma non era detto che tale versione rappresentasse effettivamente la realtà.

Perché la foto di un buco nero rappresenta qualcosa di speciale?

Perché fotografare qualcosa che si trova a 56 anni luce di distanza non è un’operazione da tutti i giorni: un anno luce è infatti la distanza che la luce può percorrere in un anno. Considerando che la luce viaggia a circa 300.000 km al secondo, se volete calcolare in chilometri di che distanza stiamo parlando vi basterà moltiplicare 300.000 per il numero di giorni di un anno (365), le ore che compongono un giorno (24), i minuti che compongono un’ora (60) e i secondi che compongono un minuto (60). Facendo questo semplice calcolo sarà immediato comprendere che un anno luce è una distanza molto, molto lunga.

Va inoltre considerato che non si può superare la velocità della luce, ciò che noi vediamo quando guardiamo un corpo celeste, dalle stelle più vicine alle galassie più lontane, è quindi il passato. Più è distante l’oggetto che stiamo osservando, più ne stiamo osservando una versione passata. Se stessimo guardando una stella a un anno luce di distanza, ciò che effettivamente staremo guardando sarebbe la condizione della stella un anno fa, il momento in cui la sua immagine è partita per arrivare ai nostri occhi; nel frattempo quella stella potrebbe anche essere esplosa e non esistere più, ma non potremmo accorgercene istantaneamente usando solo la vista.

Il buco nero che vediamo in foto è stato denominato M87 ed è un così detto super massive black hole, un buco nero super massiccio formatosi probabilmente dalla collisione di più buchi neri. La sua massa è circa 6,6 miliardi di volte quella del sole e si stima che l’orizzonte degli eventi, la parte centrale nera entro la quale qualsiasi tipo di radiazione viene assorbita, si trovi a oltre 20 miliardi di chilometri dal buco nero.
Stiamo parlando di numeri che rappresentano una galassia visibile all’uomo, ma che sono ancora granelli di sabbia nella totalità dell’universo.

I buchi neri sono per i fisici un elemento di estremo interesse. Sappiamo davvero poco a riguardo, se non che emettono radiazioni di Hawking, e che il movimento delle stelle delle galassie è influenzato dalla loro presenza; si stima inoltre che si possa entrare in un buco nero, ma non si possa tornare indietro. Le leggi della fisica cadono quando si parla di buchi neri, al momento sono semplicemente al di fuori della nostra comprensione. Un buco nero è un buco nello spazio e nel tempo, assorbe tutto e tutto scompare a contatto con un buco nero, ma non sappiamo che fine faccia. Ecco perché i buchi neri sono un’ossessione per chi li studia ed ecco perché fotografarne uno è un’impresa eccezionale.

Com’è stato possibile fotografare M87?

Per fotografare un elemento a tale distanza sarebbe stato necessario un telescopio grande come il pianeta Terra, non essendo ovviamente possibile costruirlo sono stati connessi tutti i telescopi esistenti del pianeta per scattare una foto nello stesso istante per poi unire tali rappresentazioni e trovare l’immagine finale. Probabilmente descrivere il processo che ha portato all’immagine che vediamo in cima alla pagina in sole tre righe di testo è qualcosa di offensivo verso le oltre 250 persone che hanno contribuito a questa straordinaria impresa, cerchiamo quindi di comprendere qualcosa in più.

Innanzitutto c’era da capire dove andavano puntati i telescopi e la soluzione a questo problema rappresenta una vera opera d’arte dell’intelletto umano. Osservando la posizione in più anni consecutivi di alcune stelle molto distanti dalla terra, è stato dedotto che molto, molto lontano doveva essere presente un super massive black hole di grandezza tale da causare questi spostamenti gravitazionali. Da quest’intuizione sono conseguiti i complessi studi per calcolare la posizione di M87.

Sono serviti mesi e mesi di test e tentativi per calibrare alla perfezione telescopi situati in punti estremi del mondo, come cime di alte montagne o le lande innevate dei poli, con tutti gli imprevisti causati da condizioni climatiche poco prevedibili. Per fotografare con definizione a queste distanze sono necessarie quantità di dati che, per usare un eufemismo, faticano a essere contenuti in una chiavetta USB. Si è trattato del più grande esperimento scientifico della storia se consideriamo la quantità di dati elaborata: si parla di oltre 6 petabyte di informazioni da unire ed elaborare.

Un lavoro di ingegneria e informatica straordinario che ci ha dato la possibilità di vedere a occhi nudi quello che ad oggi rappresenta il più grande mistero del nostro universo.