La prima foto a un buco nero è stata finalmente scattata. Ecco i dintorni del meraviglioso “mostro” energetico.

Una collaborazione internazionale ha permesso di immortalare il gigantesco buco nero nel cuore della galassia Messier 87 a 53,5 milioni di anni luce.

L’Event Horizon Telescope (EHT) è una serie di otto radiotelescopi terrestri disposti su scala planetaria e frutto di una collaborazione internazionale; il progetto è stato realizzato per poter catturare la prima immagini di un buco nero. Oggi, in una conferenza stampa coordinate in tutto il mondo, i ricercatori EHT hanno rivelato di aver avuto successo e hanno successivamente svelato la prima prova visiva diretta di un buco nero supermassiccio e della sua ombra.

Questa svolta è stata annunciata oggi in una serie di sei articoli pubblicati in un numero speciale di The Astrophysical Journal Letters. L’immagine rivela il buco nero al centro di Messier 87, una massiccia galassia nel vicino ammasso di galassie della Vergine e di esso ne è la galassia “dominante”. Questo buco nero si trova a 53,5 milioni di anni luce dalla Terra e ha una massa di 6,5 miliardi di volte quella del Sole.

L’EHT collega i telescopi in tutto il mondo per formare un telescopio virtuale di dimensioni terrestri con sensibilità e risoluzione senza precedenti. L’EHT è il risultato di anni di collaborazione internazionale e offre agli scienziati un nuovo modo di studiare gli oggetti più estremi dell’universo previsti dalla relatività generale di Einstein.

“Abbiamo preso la prima foto di un buco nero”, ha detto il direttore del progetto EHT, Sheperd S. Doeleman del Center for Astrophysics-Harvard e Smithsonian. “Questa è una straordinaria impresa scientifica portata avanti da un team di oltre 200 ricercatori”.

I buchi neri sono straordinari oggetti cosmici con enormi masse, ma dimensioni estremamente compatte. La presenza di questi oggetti influenza il loro ambiente in modi estremi, deformando lo spazio-tempo e surriscaldando qualsiasi materiale circostante.

“Se immersi in una regione luminosa, come un disco di gas incandescente, ci aspettiamo che un buco nero crei una regione oscura simile a un’ombra – qualcosa di previsto dalla relatività generale di Einstein che non abbiamo mai visto prima” ha spiegato il presidente di EHT Heino Falcke della Radboud University, Paesi Bassi. “Quest’ombra, causata dalla flessione gravitazionale e dalla cattura della luce dall’orizzonte degli eventi, rivela molto sulla natura di questi oggetti affascinanti e ci ha permesso di misurare l’enorme massa del buco nero di M87 “.

Numerosi metodi di calibrazione e imaging hanno rivelato una struttura ad anello con una regione centrale scura – l’ombra del buco nero – che persisteva su più osservazioni indipendenti di EHT.

“Una volta sicuri di aver catturato l’ombra, abbiamo potuto confrontare le nostre osservazioni con estesi modelli di previsione fatti a computer, che includono la fisica dello spazio deformato, la materia surriscaldata e i forti campi magnetici. Molte delle caratteristiche dell’immagine osservata, corrispondono sorprendentemente bene alla nostra comprensione teorica, “ osserva Paul TP Ho , membro del consiglio di amministrazione di EHT e direttore dell’Osservatorio dell’Asia orientale. “Questo ci rende fiduciosi sull’interpretazione delle nostre osservazioni, inclusa la nostra stima della massa del buco nero”.

La creazione dell’EHT è stata una sfida formidabile che ha richiesto l’aggiornamento e il collegamento di una rete mondiale di otto telescopi preesistenti dispiegati in una varietà di siti impegnativi dislocati in alta quota. Queste località includevano le zone vulcaniche delle Hawaii e in Messico, le montagne dell’Arizona e della Sierra Nevada spagnola, il deserto cileno di Atacama e l’Antartide.

Le osservazioni EHT utilizzano una tecnica chiamata interferometria di base molto lunga (VLBI) che sincronizza le strutture dei telescopi in tutto il mondo e sfrutta la rotazione del nostro pianeta per formare un enorme telescopio terrestre che osserva ad una lunghezza d’onda di 1,3 mm. VLBI consente all’EHT di raggiungere una risoluzione angolare di 20 micro-secondi d’arco – abbastanza per leggere un giornale a New York seduti in un caffè di Parigi.

I telescopi che hanno contribuito a questo risultato sono stati ALMA , APEX , il telescopio IRAM da 30 metri , il James Clerk Maxwell Telescope, il Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano , il Submillimeter Array , il Submillimeter Telescope e il South Pole Telescope. Petabyte di dati grezzi dai telescopi sono stati combinati con supercomputer altamente specializzati ospitati dall’Istituto Max Planck per Radioastronomia e MIT Haystack Observatory .

La costruzione dell’EHT e le osservazioni annunciate oggi rappresentano il culmine di decenni di lavoro osservativo, tecnico e teorico. Questo esempio di lavoro di squadra globale ha richiesto una stretta collaborazione da parte di ricercatori di tutto il mondo. Tredici istituzioni partner hanno collaborato per creare l’EHT, utilizzando sia l’infrastruttura preesistente, che il supporto di varie agenzie. Il finanziamento chiave è stato fornito dalla US National Science Foundation (NSF), dal Consiglio Europeo della Ricerca (CER) e dalle agenzie di finanziamento nell’Asia orientale.

“Abbiamo realizzato qualcosa che si presumeva essere impossibile solo una generazione fa”, ha concluso Doeleman. “Le innovazioni tecnologiche, le connessioni tra i migliori osservatori radio del mondo e gli algoritmi innovativi si sono uniti per aprire una finestra completamente nuova sui buchi neri e sull’orizzonte degli eventi”.

ALCUNI CHIARIMENTI:

1. L’ombra di un buco nero è la parte più vicino che possiamo raggiungere in un’immagine del buco nero stesso, un oggetto completamente oscuro da cui anche la luce non può sfuggire. Il confine del buco nero – l’orizzonte degli eventi da cui prende il nome l’EHT – è circa 2,5 volte più piccolo dell’ombra che proietta e misura poco meno di 40 miliardi di km.
2. I buchi neri supermassicci sono oggetti astronomici relativamente piccoli – il che li ha resi impossibili da osservare direttamente fino ad ora. Poiché la dimensione di un buco nero è proporzionale alla sua massa, più grande è un buco nero, maggiore è l’ombra. Grazie alla sua enorme massa e relativa vicinanza, il buco nero di M87 è stato previsto per essere uno dei più grandi visibili dalla Terra – rendendolo un obiettivo perfetto per l’EHT.
3. Sebbene i telescopi non siano fisicamente collegati, sono in grado di sincronizzare i loro dati registrati con orologi atomici – maser all’idrogeno – che misurano esattamente il tempo delle loro osservazioni. Queste ultime sono state raccolte ad una lunghezza d’onda di 1,3 mm durante una campagna globale del 2017. Ogni telescopio dell’EHT ha prodotto enormi quantità di dati – circa 350 terabyte al giorno – che sono stati archiviati su hard disk a elio ad alte prestazioni. Questi dati sono stati trasferiti a supercomputer altamente specializzati – noti come correlatori – al Max Planck Institute for Radio Astronomy e al MIT Haystack Observatory per essere “assemblati”. Sono stati poi faticosamente convertiti in un’immagine nella banda visibile, utilizzando nuovi strumenti computazionali sviluppati dalla collaborazione.
4. 100 anni fa, due spedizioni partirono per l’isola di Príncipe al largo delle coste dell’Africa e di Sobra in Brasile per osservare l’ eclissi solare del 1919, con l’obiettivo di testare la relatività generale vedendo se la luce stellare si sarebbe piegata attorno al il Sole, come previsto da Einstein. In un’eco di queste osservazioni, l’EHT ha inviato i membri del team ad alcune delle strutture radio più alte e isolate del mondo per testare nuovamente la nostra comprensione della gravità.
5. Il partner dell’Osservatorio dell’Asia orientale (EAO) nel progetto EHT rappresenta la partecipazione di molte regioni dell’Asia, tra cui Cina, Giappone, Corea, Taiwan, Vietnam, Tailandia, Malesia, India e Indonesia.
6. Le future osservazioni EHT vedranno un sensibile aumento della sensibilità con la partecipazione dell’Osservatorio NOEMA IRAM , del Telescopio della Groenlandia e del Kitt Peak Telescope .
7. ALMA è una partnership tra l’European Southern Observatory (ESO, l’Europa, che rappresenta i suoi stati membri), la US National Science Foundation (NSF) e il National Institutes of Natural Sciences (NINS) del Giappone, insieme alla National Research Council (Canada), Ministero della Scienza e della Tecnologia (MOST, Taiwan), Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA, Taiwan) e Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI, Repubblica di Corea), in collaborazione con la Repubblica del Cile. L’APEX è gestito dall’ESO , il telescopio da 30 metri è gestito dall’IRAM (le organizzazioni partner dell’IRAM sono MPG (Germania), CNRS (Francia) e IGN (Spagna)),James Clerk Maxwell Telescope è gestito dall’EAO , il Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano è gestito da INAOE e UMass , il Submillimeter Array è gestito da SAO e ASIAA e il Submillimeter Telescope è gestito dall’Arizona Radio Observatory (ARO). Il South Pole Telescope è gestito dall’Università di Chicago con strumentazione EHT specializzata fornita dall’Università dell’Arizona .

Questa ricerca è stata presentata in una serie di sei articoli pubblicati oggi in un numero speciale di The Astrophysical Journal Letters , insieme a un Focus Issue  che riassume gli studi pubblicati.

Le immagini del comunicato stampa, in risoluzione più elevata (4000×2330 pixel) possono essere trovate qui in  formato PNG (16 bit) e JPG (8 bit). L’immagine di massima qualità (7416×4320 pixel, TIF, 16 bit, 180 Mb) può essere trovata ai llink NSF ed ESO .

La collaborazione EHT coinvolge oltre 200 ricercatori provenienti da Africa, Asia, Europa, Nord e Sud America.

I singoli telescopi coinvolti sono: ALMA, APEX, il Telescopio da 30 metri IRAM, l’Osservatorio NOEMA IRAM, il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), il Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), il Submillimeter Array (SMA), il Submillimeter Telescope (SMT), il South Pole Telescope (SPT), il Kitt Peak Telescope e il Greenland Telescope (GLT).

La collaborazione EHT è composta da 13 istituti delle parti interessate; l’Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, l’Università dell’Arizona, l’Università di Chicago, l’Osservatorio dell’Asia orientale, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute per Radioastronomy, MIT Haystack Observatory, l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University e Smithsonian Astrophysical Observatory.

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(Fonte: EHT )