Il ritratto di un buco nero

La foto ha fatto il giro del mondo, dopo un viaggio di 55 milioni di anni. Il ritratto è quello di un buco nero circondato da un alone di materia con una colorazione tra il giallo e l’arancione. Conoscevamo già l’esistenza dei buchi neri. E allora perché considerare storica questa immagine?
Pietro Greco, 12 Aprile 2019
Micron
Micron
Giornalista e scrittore

La foto ha fatto il giro del mondo, dopo un viaggio di 55 milioni di anni. Il ritratto è quello di un buco nero circondato da un alone di materia con una colorazione tra il giallo e l’arancione. È stata “scattata” mettendo insieme i dati di una rete di radiotelescopi sparsi per il pianeta e puntati verso la galassia M87. È la prima fotografia di un buco nero. La prima prova diretta dell’esistenza di questi mostri cosmici. «abbiamo visto quello che pensavamo fosse invisibile», ha dichiarato Sheperd Doeleman, il fisico di Harvard che guida la collaborazione internazionale Event Horizon Telescope (EHT) che ha realizzato la scoperta. Collaborazione cui partecipano anche cinque ricercatori italiani dell’Istituto Nazionale di Astrofisica e dell’Istituto Nazionale di Fisica Teorica.
Gli speciali fotografi che l’hanno scattata l’hanno definita una fotografia storica. E hanno convinto la gran parte dei giornali e dei siti di informazione di tutto il mondo, che l’hanno messa in prima pagina o in home page.
Ora noi conoscevamo già l’esistenza dei buchi neri. Non è passato molto tempo, per esempio, da quando la collaborazione Ligo/Virgo ha rilevato le onde gravitazionali generate dallo scontro e dalla fusione di due buchi neri. Sappiamo, ancora, che al centro della nostra galassia, la Via Lattea, c’è un buco nero massiccio.
E, infatti, quelli dell’Event Horizon Telescope hanno in progetto di fotografare anche questo “nostro” mostro cosmico.
E allora perché considerare storica l’immagine del grosso buco nero (una massa equivalente a qualcosa come 6,5 miliardi di stelle simili al nostro Sole racchiusa in uno spazio inferiore a quello dell’orbita di Saturno)?
Per un mero problema filosofico. Anzi, epistemologico, perché riguarda il modo in cui i ricercatori producono nuova conoscenza scientifica. Questa modalità, sosteneva Galileo Galilei, è il combinato disposto di “certe dimostrazioni” (una solida teoria) e di “sensate esperienze”: ovvero fatti osservati con i nostri sensi.
Ora le “certe dimostrazioni” dell’esistenza dei buchi neri ci sono state fornite da Albert Einstein poco più di un secolo fa, come conseguenza inevitabile della sua teoria della relatività generale. La teoria di Einstein sostiene, a grana grossa, che la massa deforma la geometria dello spazio (anzi, dello spaziotempo). Il che significa che uno spazio vuoto ha una geometria piatta, come la superficie di un telo elastico. Una massa come quella del Sole funzione come una palla di piombo buttata su quel telo: deforma la geometria, tanto da imporre anche alla luce di curvare.
Ne diede la prova esattamente cento anni fa sir Arthur Eddington, misurando, grazie a una eclissi, la deflessione della luce proveniente da stelle lontane e provocata dal Sole. La deviazione era esattamente quella prevista da Einstein. Fu allora che il fisico divenne “improvvisamente famoso”, per usare un’espressione di uno dei suoi più autorevoli biografi, Abraham Pais, tanto da diventare un mito.
Ma, si chiese qualcuno, cosa succede se la massa è ancora più grande di quella del Sole? Se, per esempio, è grande quanto milioni o addirittura miliardi di stelle? Beh, la risposta di Einstein fu sconcertante. La distorsione della geometria dello spazio-tempo è tale da realizzare una linea chiusa. O, detta in altri termini, da creare un pozzo in cui tutto può cadere e nulla può uscire. Neppure la luce. Un buco nero, appunto.
Ora sappiamo che un buco nero non è del tutto nero, nel senso che, per le leggi della meccanica quantistica, qualcosa può uscire. Stephen Hawking e altri fisici chiamano questo fenomeno “evaporazione dei buchi neri”. Ma non è questo il momento di parlarne. Concentriamoci sulla teoria di Einstein. Essa prevede l’esistenza di quella che i fisici, non senza un iniziale scetticismo, di quelle che i fisici hanno a lungo chiamato “stelle nere” o “stelle oscure”.  Il problema di questi oggetti è che essi sono completamente neri. Non rilasciano né luce né altre forme di radiazione elettromagnetica.
Sono, per definizione, invisibili. L’unico modo per constatarne la presenza è puntare sulla loro massa e sui diversi effetti gravitazionali che produce. Una prova indiretta, dunque. Ora se dobbiamo (e lo dobbiamo) dar retta a Galileo questo non basta a provare l’esistenza dei buchi neri. Perché abbiamo una solida teoria, indizi fortissimi che ci portano a un passo dalla certezza. Ma non abbiamo la certezza che deriva dall’osservazione diretta, con i nostri occhi o con i nostri sensi. Ora nessun fisico dubitava, fino a ieri, del fatto che i buchi neri fossero un oggetto reale. Che esistessero davvero. A proposito, il nome “buco nero” è stato proposto solo a metà degli anni ’60 del secolo scorso dal fisico John Wheeler per motivi, come dire, di comunicazione efficace. La metafora del buco nero esprime la sostanza di questi oggetti cosmici meglio che la dizione “stella nera” o “stella oscura”.  Chiamandoli buchi neri tutti, esperti e non, avrebbero avuto una più esatta percezione di che razza di oggetto sia quello previsto dalla relatività di Einstein.
E, allora, ecco spiegato il motivo per cui possiamo a giusta ragione considerare “storica” la fotografia “scattata” dai 200 scienziati della collaborazione Event Horizon Telescope.
Ci fornisce la prima prova diretta, la prima “sensata esperienza” dei buchi neri. Chiudendo così un altro cerchio, quello epistemologico. Ora i buchi neri sono oggetti la cui esistenza è davvero e pienamente provata scientificamente.
E sono, anche, un nuovo trionfo di Albert Einstein. A oltre cento anni dalla sua elaborazione, la relatività generale del fisico tedesco, sta ottenendo nuove conferme clamorose: prima la rilevazione delle onde gravitazionali, poi quella dei buchi neri. E dire che lui, Albert Einstein, questa teoria la considera incompleta. Fatta in parte di marmo pregiato e in parte di legno scadente. Una teoria che, per diventare tutta di marmo pregiato, avrebbe bisogno di una nuova, formidabile intuizione. Per almeno quarant’anni Einstein ha cercato di elaborarla questa nuova e più generale teoria. E, dopo di lui, da oltre sessant’anni decine di altri fisici cercano di fare altrettanto. A tutt’oggi non abbiamo una “certa dimostrazione” più generale della relatività generale e altrettanto solida. E men che meno abbiamo “sensate esperienze” che la possano corroborare. Ma anche questa è un’altra storia. Per ora accontentiamoci di poter vedere con i nostri occhi un oggetto che per definizione è invisibile.

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