Dentro l'immagine del buco nero che ha fatto la storia | Sheperd Doeleman. 

Il 10 aprile 2019, il progetto EHT (Event Horizon Telescope) ha presentato i suoi primi risultati: un'immagine del buco nero supermassiccio della galassia M87. 

Al centro di una galassia a più di 55 milioni di anni luce di distanza, c'è un buco nero supermassiccio con la massa di diversi miliardi di soli. E ora, per la prima volta in assoluto, possiamo vederlo.

L'astrofisico Sheperd Doeleman, capo della collaborazione con Event Horizon Telescope, parla con Chris Anderson di TED sull'iconica immagine della prima immagine di un buco nero - e l'epico, sforzo a livello mondiale per catturarlo.

https://www.ted.com
https://www.youtube.com/TED

https://youtu.be/uyMtsyzXWd4

Traduttore: Silvia Allone
Revisore: Michele Gianella

Chris Anderson: Grazie di essere qui Shep. Sei atterrato a Vancouver solo due ore fa! È un onore ospitarti. Parlaci del percorso che va dall'equazione di Einstein al buco nero.

Sheperd Doeleman: Più di 100 anni fa, Einstein formulò la teoria geometrica della gravità, che deforma lo spazio-tempo. La materia deforma lo spazio-tempo, e in risposta lo spazio-tempo comunica alla materia come muoversi attorno. Se una quantità sufficiente di materia si concentra in un punto, bucherà lo spazio-tempo e nemmeno la luce potrà sfuggire, perché la gravità trattiene persino la luce.

CA: Quindi, la ragione per cui la Terra si muove intorno al sole non è, come pensiamo, perché il sole attira la terra, ma perché è cambiata la forma dello spazio, quindi è come se noi cadessimo attorno al Sole.

SD: Sì, la geometria dello spazio-tempo detta alla Terra come muoversi attorno al sole. Quasi si intravede un buco nero forare lo spazio-tempo, e quando va in profondità, c'è un punto in cui la luce orbita attorno al buco nero.

CA: Ed è ciò che accade qui. Questa non è una foto, è una simulazione al computer di ciò che abbiamo sempre ipotizzato: l'orizzonte degli eventi del buco nero.

SD: Fino alla scorsa settimana, ignoravamo il vero aspetto di un buco nero. Riuscivamo solo a fare, coi supercomputer, delle simulazioni come questa. E anche qui si vede l'orbita dei fotoni, che è questo cerchio di luce. È dove i fotoni si stanno muovendo, intorno al buco nero; e attorno, attirato dal buco nero, c'è un gas rovente, scaldato dalla frizione. Tutto questo gas cerca di comprimersi, e così si surriscalda.

CA: Qualche anno fa avete dato il via a questa missione per catturare l'immagine di tutto questo. Credo abbiate cercato -- di focalizzarvi su una galassia parecchio lontana. Parlaci di questa galassia.

SD: La galassia è questa -- facciamo lo zoom della galassia M87, si trova a 55 milioni di anni luce.

CA: 55 milioni.

SD: Parecchio lontano. Nel cuore della galassia c'è un buco nero con una massa di sei miliardi di volte e mezzo il sole. Per noi è difficile da immaginare. Sei milioni e mezzo di soli compressi in un solo punto. E governa alcune delle forze al centro di questa galassia.

CA: Sebbene sia enorme, vista la sua lontanza anche solo pensare di ottenerne un'immagine era terribilmente difficile. Avete avuto una forte determinazione.

SD: I buchi neri sono gli oggetti più piccoli dell'universo consciuto. Ma hanno un'influenza enorme su intere galassie. Per vederne uno, ci serviva un telescopio grande quanto la Terra, perché il buco nero che stiamo guardando emette, senza interruzioni, copiose onde radio.

CA: È proprio ciò che avete fatto.

SD: Esattamente, qui vedete i telescopi di tutto il mondo, sincronizzati con orologi atomici, in modo che ricevessero le onde luce dal buco nero. Poi abbiamo aggregato tutti i dati per estrarne un'immagine.

CA: Per riuscirci, il tempo doveva essere ottimale contemporaneamente ovunque, in modo da avere una visuale nitida.

SD: Ci serviva fortuna sotto diversi aspetti. A volte la fortuna serve più della bravura. In questo caso mi piace pensare che abbiamo avuto entrambe. Ma la luce doveva arrivare a noi dal buco nero. Doveva attraversare lo spazio intergalattico, oltrepassare l'atmosfera terrestre, dove il vapore acqueo poteva assorbirla, e se tutto fosse andato bene, la dimensione della Terra a quella lunghezza d'onda della luce, un millimetro bastava per individuare il buco nero, lontano 55 milioni di anni luce. L'universo ci ha indicato come fare.

CA: Avete iniziato a catturare un'enorme quantità di dati. Questa credo sia la metà dei dati di un solo telescopio.

SD: Sì, lui è Lindy Blackburn, un membro del team, e sta mostrando la metà dei dati registrati dal Large Millimetric Telescope, che si trova in Messico, a 4.500 metri. Lì davanti ha circa mezzo petabyte. Per dirla in modo comprensibile, equivale al numero di selfie che 5.000 persone fanno nella loro vita.
(Risate)

CA: È una valanga di dati. Sono stati inviati, ovviamente non attraverso internet. Sono stati inviati in un unico luogo e il supercomputer ha cominciato ad analizzarli. Senza poter prevedere quale sarebbe stato l'esito.

SD: Il tipo di tecnica usata -- immagina di rompere uno specchio ottico e posizionare i frammenti in luoghi diversi. In uno specchio, normalmente, i raggi di luce rimbalzano sulla superficie, che è perfetta, e al contempo si concentrano in un punto specifico. Abbiamo preso tutte le registrazioni, e con precisione atomica le abbiamo allineate perfettamente nel supercomputer, creando così una specie di lente grande quanto la Terra. L'unico modo per farlo era trasferire i dati in aereo Non c'è larghezza di banda che possa battere un 747 pieno di hard disc.
(Risate)

CA: Quindi immagino che settimane o mesi fa, da qualche parte su un computer, abbia iniziato a comparire questo. Questo momento.

SD: Ci è voluto molto tempo.

CA: Ma guardate. Eccolo qui. La prima immagine.
(Applauso)
Spiegaci esattamente cosa stiamo guardando.

SD: Mi emoziona sempre.
(Risate)
Quello che vedete è l'ultima orbita di fotoni. È la teoria di Einstein nuda e cruda. Il buco nello spazio-tempo è così profondo che la luce gli orbita attorno, e la luce dietro al buco nero, che vedremo presto, gli si muove attorno, giungendo a noi in linee parallele proprio in quell'orbita. È risultato che quell'orbita è la radice quadrata di 27 per una manciata di altre costanti. Se ci pensate è straordinario.

CA: Quando immaginavo i buchi neri, pensavo all'orizzonte degli eventi, e a un turbine di luce e materia che gli gira attorno in cerchio. Ma in realtà è molto più complicato. Spiegaci questa animazione, in cui la luce gli si piega attorno.

SD: Qui, vedete, parte della luce, che proviene da dietro, viene piegata, e altra luce fa un giro completo dell'orbita del buco nero. Ma quando c'è abbastanza luce, grazie ai gas incandescenti attorno al buco nero, alla fine si riescono a vedere tutti questi raggi convergere sullo schermo, che è il nostro punto di osservazione. E vedete che man mano il cerchio prende forma. È ciò che Einstein aveva teorizzato 100 anni fa.

CA: Si, è incredibile. Spiegaci meglio cosa vediamo qui. Innanzitutto, perché c'è una porzione più brillante?

SD: Dunque, il buco nero gira vorticosamente. e finiamo per avere dei residui di gas che si spostano in basso verso di noi e si allontanano da noi, in alto Proprio come il fischio del treno è più acuto quando si avvicina il gas ha più energia quando si avvicina, di quando si allontana La parte inferiore è più brillante perché la luce è sparata verso la nostra direzione.

CA: E fisicamente quanto è grande?

SD: Il nostro sistema solare potrebbe stare nello spazio nero E se posso dirlo, quello spazio nero è la firma dell'orizzonte degli eventi. Il motivo per cui non vediamo nessuna luce, è perché la luce che dovrebbe arrivarci da lì è inghiottita dall'orizzonte degli eventi. E questo è tutto.

CA: Pensando a un buco nero, dobbiamo immaginare enormi raggi che si irradiano, che puntano dritti verso la nostra direzione. Perché non li vediamo?

SD: È un buco nero molto potente. Non per gli standard dell'universo, ma comunque potente, e pensiamo che i getti vengano dal polo nord e dal polo sud. Siamo troppo vicini per vedere tutta la struttura dei getti, ma è la base di quei getti a illuminare lo spazio-tempo. E sono i getti a piegarsi attorno al buco nero.

CA: Se fossi in una navicella spaziale che gira intorno a quella cosa, quanto tempo ci vorrebbe per girargli attorno?

SD: Darei tutto per essere su quella navicella.
(Risate)
Mi candido. C'e una cosa chiamata, se posso essere nerd per un attimo, orbita interna circolare stabile, ovvero l'orbita più stretta che la materia può compiere intorno a un buco nero prima di caderci dentro. In questo caso, varia da tre giorni a un mese.

CA: È potentissimo, e al contempo stranamente lento. Non ti accorgeresti nemmeno di cadere nell'orizzonte degli eventi, se ti trovassi lì.

SD: Avrai sentito parlare della "spaghettificazione", quando cadi in un buco nero, il campo gravitazionale ai tuoi piedi è così potente rispetto a quello in testa da spezzarti. Questo buco nero è così grande che non diventerai uno spaghetto: semplicemente, sparirai nell'orizzonte degli eventi.

CA: È come un enorme tornado. Quando Dorothy fu sbalzata via da un tornado, finì a Oz. Dove si va a finire, se si cade in un buco nero
(Risate)

SD: A Vancouver.

CA: Oh, santo cielo.
(Applausi)
Sul cerchio rosso, davvero da brividi - no, sul serio.

SD: I buchi neri sono il grande mistero del nostro tempo, perché sono l'intersezione tra mondo quantico e gravitazionale. Il risultato è una singolarità. È dove tutte le forze si uniscono, perché la gravità è abbastanza grande da contrastare le altre forze. Ma non ci è dato vederlo, l'universo l'ha coperto col mantello dell'invisibilità più potente. Perciò non sappiamo cosa accade lì.

CA: Noi ne abbiamo di più piccoli. Possiamo tornare alla nostra meravigliosa galassia? Questa è la Via Lattea, è casa nostra. E lì in mezzo c'è un altro buco nero, che state cercando.

SD: Sappiamo che c'è, abbiamo già raccolto dei dati. E ci stiamo lavorando proprio adesso. Speriamo di avere presto dei risultati, non sono sicuro quando.

CA: È più vicino, ma anche molto più piccolo, forse della misura di quello che abbiamo visto?

SD: Esatto. Il buco nero nella M87, che abbiamo visto prima, ha sei miliardi di volte e mezzo la massa solare. Ma è così lontano che ci appare di una certa grandezza. Il buco nero al centro della nostra galassia è migliaia di volte meno massiccio ma anche migliaia di volte più vicino. Quindi sembra abbia la stessa dimensione angolare.

CA: Per finire, facciamo un cenno ad alcune persone straordinarie. Chi sono?

SD: Sono alcuni membri del team. Ci siamo stupiti della risonanza che questa immagine ha avuto. Se mi avessero detto che sarebbe stata pubblicata su tutte le prime pagine, non ci avrei creduto, ma è successo. Perché si tratta di uno dei misteri più grandi, fonte di ispirazione per noi, e spero anche per tutti voi. Voglio sottolineare che questa è solo una piccola parte del team. Siamo 200 persone, in 60 istituti, e 20 paesi e regioni. Per costruire un telescopio globale, serviva un team globale. E la tecnica di collegare i telescopi di tutto il mondo ha eliminato alcuni dei problemi che ci separavano. Da scienziati, è naturale unire le forze per un progetto del genere.

CA: Caspita, questo ci ispirerà davvero, in questa settimana. Shep, grazie infinite per il tuo lavoro e per essere venuto.

SD: Grazie.
(Applausi)

Sheperd Doeleman ha guidato il team globale dietro l'Event Horizon Telescope che ha catturato la storica, prima immagine di un buco nero.
Perché dovresti ascoltare
Sheperd Doeleman è il direttore del progetto dell'Horizon Telescope dell'evento e un astrofisico con l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. La sua ricerca si concentra sui problemi in astrofisica che richiedono un potere risolutivo ultraelevato. Il suo lavoro utilizza la tecnica dell'interferometria di base molto lunga (VLBI), sincronizzando i piatti radio geograficamente distanti in un telescopio virtuale di dimensioni terrestri. Oltre al suo lavoro presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e l'Event Horizon Telescope, Doeleman è un ricercatore senior di Harvard e coordinatore del progetto Black Hole Initiative di Harvard.

Sheperd Doeleman - Astrofisico

Sheperd Doeleman ha guidato il team globale dell'Event Horizon Telescope che ha catturato la storica, prima immagine di un buco nero.

https://eventhorizontelescope.org/

Sheperd Doeleman è il direttore del progetto dell'Horizon Telescope dell'evento. La sua ricerca si concentra sui problemi di astrofisica che richiedono un potere risolutivo ultraelevato. Il suo lavoro utilizza la tecnica dell'interferometria di base molto lunga (VLBI), sincronizzando i radiotelescopi radio geograficamente distanti in un telescopio virtuale di dimensioni terrestri. Oltre al suo lavoro presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e l'Event Horizon Telescope, Doeleman è un ricercatore senior di Harvard e coordinatore del progetto Black Hole Initiative di Harvard.