Sagittarius A*: la prima immagine del buco nero della Via Lattea

Il 12 maggio 2022 una collaborazione di oltre trecento scienziati ha mostrato al mondo la prima immagine diretta di Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio che si nasconde nel cuore della Via Lattea. Quell'anello di luce dorato attorno a un'ombra scura, distante circa 27.000 anni luce da noi, è la prova visiva più solida mai ottenuta dell'esistenza del mostro gravitazionale attorno a cui ruota l'intera nostra galassia. A produrla è stato l'Event Horizon Telescope, una rete planetaria di radiotelescopi che lavorano come un unico strumento grande quanto la Terra.

Un'ombra grande quanto la nostra curiosità

Sagittarius A* (si pronuncia "Sagittarius A star") è una sorgente radio compatta scoperta nel 1974 dagli astronomi Bruce Balick e Robert Brown, nascosta nella costellazione del Sagittario. Per decenni si è solo sospettato che fosse un buco nero. La prova decisiva è arrivata seguendo le stelle che gli orbitano intorno: monitorando per quasi trent'anni il moto della stella S2, due gruppi guidati da Reinhard Genzel e Andrea Ghez hanno calcolato che in una regione minuscola doveva concentrarsi una massa enorme. Quel lavoro è valso loro il premio Nobel per la Fisica 2020, condiviso con il matematico Roger Penrose.

I numeri sono vertiginosi: Sagittarius A* possiede una massa pari a circa 4 milioni di volte quella del Sole, compressa in uno spazio non molto più grande dell'orbita di Mercurio. Nonostante questo, visto dalla Terra il suo "orizzonte degli eventi" appare grande quanto una ciambella posata sulla superficie della Luna: ecco perché fotografarlo è stato così difficile.

Un telescopio grande quanto il pianeta

Nessun singolo strumento al mondo ha la risoluzione necessaria per distinguere un oggetto così piccolo e lontano. La soluzione è stata l'interferometria a base molto lunga (VLBI): nell'aprile 2017 otto osservatori radio sparsi dal Cile alle Hawaii, dalla Spagna al Polo Sud, hanno puntato simultaneamente il centro galattico. Combinando i dati con la rotazione terrestre, i ricercatori hanno simulato un'antenna virtuale del diametro dell'intero globo. Come spiega la stessa European Southern Observatory, il volume di dati raccolti era tale da non poter essere trasmesso via internet: gli hard disk sono stati spediti fisicamente ai centri di calcolo.

Il risultato non è una "fotografia" nel senso comune, ma la ricostruzione di un'enorme mole di osservazioni durata cinque anni. Sagittarius A* si è rivelato molto più capriccioso del previsto: il gas che gli ruota intorno completa un giro in pochi minuti, cambiando aspetto continuamente, mentre il buco nero di M87 — il primo mai immortalato dall'EHT nel 2019 — è migliaia di volte più massiccio e quindi più "lento" e stabile da riprendere.

Perché brilla un buco nero

Sembra un paradosso fotografare qualcosa da cui nemmeno la luce può sfuggire. In realtà l'immagine non mostra il buco nero in sé, ma la sua "ombra": la silhouette scura proiettata sul disco di gas surriscaldato che lo circonda. Il materiale in caduta si comprime e si riscalda fino a emettere onde radio intensissime, disegnando l'anello luminoso. Le dimensioni di quell'ombra dipendono direttamente dalla massa dell'oggetto e corrispondono con notevole precisione a quanto previsto dalla relatività generale di Albert Einstein, formulata oltre un secolo prima. I risultati dettagliati sono raccolti in una serie di articoli pubblicati su The Astrophysical Journal Letters.

Cosa ci insegna il mostro al centro della galassia

A differenza dei buchi neri attivi che divorano enormi quantità di materia, Sagittarius A* è sorprendentemente "tranquillo": se avesse l'appetito dei suoi simili più voraci, il cielo notturno sarebbe ben diverso. Studiarlo permette di mettere alla prova la fisica nelle condizioni di gravità più estreme conosciute. Già nel 2018 lo strumento GRAVITY del Very Large Telescope aveva osservato lampi di luce orbitare attorno al buco nero a circa il 30% della velocità della luce, un altro tassello a conferma delle previsioni einsteiniane.

La NASA, attraverso osservatori come Chandra, continua a sorvegliare ai raggi X i frequenti "brillamenti" della sorgente, mentre l'EHT punta ora a realizzare un vero e proprio filmato del gas in movimento. Il buco nero che per decenni è stato solo un punto invisibile su una mappa radio è diventato così uno dei laboratori naturali più preziosi per capire come funziona davvero lo spazio-tempo.

Quella ciambella di luce arancione, distante quanto 270 milioni di volte il viaggio Terra-Sole, ci ricorda una cosa semplice e potente: viviamo in orbita attorno a un buco nero supermassiccio, e per la prima volta nella storia abbiamo potuto guardarlo in faccia.