Foto di un buco nero? Ecco ciò che vediamo veramente nell’immagine

Stiamo leggendo o ascoltando spesso in queste ore movimentate, ossia quelle dell’annuncio della prima immagine di un buco nero realizzata dagli astronomi del progetto Event Horizon Telescope, frasi come “foto del buco nero” e simili.
È bene spiegare che quello che stiamo guardando nell’immagine è solo il materiale, spesso composto da plasma incandescente, che circola vorticosamente e a grande velocità intorno allo stesso buco nero.

Idealmente il nostro cervello, dunque, forma l’immagine di un cerchio nero rimandandola direttamente a quella di un “buco nero” che però non è altro che l’ombra proiettata dalla luce del materiale che gli gira tutto intorno.
Inoltre quella palla nera che vediamo delimita solo l’area che conosciamo come orizzonte degli eventi oltre la quale nulla può tornare indietro, non delimita le dimensioni del buco nero stesso che di per sé non ha, o meglio non dovrebbe avere, dimensioni essendo una singolarità puntiforme.

Questo materiale va a formare il cosiddetto “disco di accrescimento”, costituito da tutto ciò che sta per essere risucchiato oltre l’orizzonte degli eventi (tranne una piccola parte che schizza via e va a formare il cosiddetto “getto relativistico”).

È la stessa forza centrifuga a causare il collasso di questa nube rotante e a fargli assumere la forma di disco. L’immagine che gli astronomi hanno realizzato è resa possibile dall’attrito tra le particelle del disco, attrito che genera un calore fortissimo e che porta questo materiale a temperature di milioni di gradi centigradi. Parte di questo calore viene dunque emessa sotto forma di raggi X, sorgente poi intercettabile dai radiotelescopi (nel caso del buco nero M87 da una rete di radiotelescopi in quanto non esiste un singolo radiotelescopio così potente).

Al materiale del disco di accrescimento che si “illumina” si aggiungono poi anche i fotoni che orbitano temporaneamente, prima di essere risucchiati oltre l’orizzonte degli eventi, intorno al buco nero, non perché attratti gravitazionalmente (non hanno massa) come il materiale del disco di accrescimento ma perché lo spazio tempo intorno al buco nero è curvo. Questi fotoni contribuiscono a rendere ancora più luminosa la “ciambella”.

I dischi di accrescimento più spettacolari sono quelli dei cosiddetti “quasar”, sostanzialmente quelli che si formano dal materiale che orbita intorno ai buchi neri supermassicci, con masse miliardi di volte quella del Sole, al centro delle galassie.
Tuttavia dischi del genere possono formarsi intorno a qualsiasi sorgente gravitazionale forte, ad esempio intorno alle stelle quando queste “risucchiano” materiale da altre stelle o da altri corpi astronomici orbitanti intorno a loro.

Un buco nero, almeno teoricamente dato che osservazioni dirette non sono mai state fatte, può anche non trovarsi nella condizione di risucchiare materiale, ad esempio quando ha inglobato tutto la materia “risucchiabile” intorno ad esso. In questo caso è sostanzialmente invisibile e se ne può percepire la presenza solo attraverso la sua attrazione gravitazionale, ad esempio per effetti come il lensing gravitazionale.

Fonti e approfondimenti

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