Riflessioni da un (enorme) buco nero

Questa immagine che unisce dati in banda X (blu e verde) ed in banda ottica (rosso) di una galassia “attiva”, chiamata NGC 1068, mostra del vento ad alta velocità che scappa dalle vicinanze di un buco nero di grande massa.

L’unica economia qui (NGC 1068) è quella dell’abbondanza…
Crediti: X-ray: NASA/CXC/MIT/UCSB/P.Ogle et al.; Optical: NASA/STScI/A.Capetti et al.

Si pensa che la forma allungata di questa nuvola di gas sia dovuta alla presenza di un “toro”, una struttura a forma di ciambella, di gas freddo e polvere che circonda il buco nero. Questo struttura, da sola, avrebbe una massa circa cinque milioni di volte superiore a quella del Sole. Inoltre, osservazioni in banda radio ci dicono che questo toro si estende da pochi anni luce dal buco nero, fino a circa 300 anni luce di distanza.

I buchi neri super massivi sono una delle cose più misteriose ed eclatanti della nuova astronomia. Ormai ritenuti presenti in quasi tutte le grandi galassie (compresa la nostra) hanno una massa che può arrivare a miliardi di volte quella del Sole. La loro formazione non è stellare come per i buchi neri di piccola massa, ma è legata ai meccanismi di formazione delle galassie stesse.

Nel nostro framework, dove cerchiamo di capire cosa ci dice la nuova visione del cosmo, casi come questi rappresentano dei momenti in cui l’universo si gioca alla grande, per mostrarci come la magnificenza e l’abbondanza che può “mettere in campo” sono virtualmente illimitate.

C’è una bellezza che si può dispiegare senza limiti, proprio dove ogni considerazione dell’economia classica – bilanciamenti o calcoli di risorse, logica spicciola del dare e avere – è lasciata indietro, l’economia tradizionale è abbattuta di schianto, c’è abbondanza per tutti e in questo, forse, c’è anche un insegnamento che possiamo ricevere, ed incorporare di più nelle nostre vite.

L’altro modo di vedere il cielo

Sono cinquanta gli eventi di onde gravitazionali rilevati fino ad oggi. Tali eventi segnano la violenta collisione di due buchi neri, oppure di un buco nero con una stella di neutroni. La maggior parte di questi sono stati rilevati nel 2019 da LIGO negli USA e VIRGO in Europa.

Cinquanta eventi di onde gravitazionali, illustrati. Crediti: LIGO Virgo Collaborations, Frank Elavsky, Aaron Geller, Northwestern U.

Questa illustrazione è un sommario degli eventi catalogati finora, con colori diversi a seconda delle masse in gioco. I punti blu indicano le masse più alte mentre quelli arancioni le masse più piccole, tipiche delle stelle di neutroni.

Gli astrofisici sono incerti sulla vera natura dei puntini bianchi, che indicano valori di massa che si pongono in un territorio intermedi, tra le due e le cinque masse solari. Il lavoro di interpretazione procede con entusiasmo.

Tutto questo segna per noi la comparsa di “cieli nuovi”. Il cielo che conosciamo da sempre, infatti, è dominato dal Sole, dai pianeti e dalle stelle più brillanti. In contrasto, il cielo nuovo delle onde gravitazionali è come fosse “capovolto”, perché è dominato da mondi lontanissimi, oggetti perlopiù noti da pochissimo tempo, completamente sconosciuti anche ai nostri nonni.

Il contrasto è illuminante. Comprendere il cielo delle onde gravitazionali vuol dire già rimodellare la conoscenza dell’uomo, non solo sulla nascita e morte delle stelle nel cosmo, ma sulla natura e sulle proprietà del cosmo stesso.

Vuol dire anche, che in questa fase di cambiamento d’epoca, anche il cielo ci parla in modo nuovo, ci invita a fare un salto di comprensione.

A noi, accogliere cordialmente questo invito “cosmico”, per il bene nostro e di tutti.

Oro e platino, dallo spazio

Questa bellissima immagine ci mostra come potrebbe essere la nuvola di detriti che si origina da un incontro di stelle di neutroni, poco prima della loro collisione. L’incontro, lo sappiamo, forma una kilonova.

Oro e platino in grandi quantità, se stelle di neutroni si incontrano! Crediti: NASA’s Goddard Space Flight Center/CI Lab

Questo è un evento molto energetico che interessa un ampio spettro di lunghezze d’onda. L’illustrazione mostra in particolare quello che si “vedrebbe” in banda infrarossa. La peculiarità di questo processo è forse in quello che produce: un fenomeno come questo è in grado di creare grandi quantità degli elementi più “pesanti” nell’universo, come oro e platino. E non parlo di qualche chilogrammo, ma di quantità superiori a diverse volte la massa complessiva della Terra!

Mi piace pensare alla sintesi cosmica di questi elementi, per noi così preziosi a livello simbolico. Non accade spesso, che se ne abbia coscienza. Non accade spesso – almeno non a me – capire che fino dall’antichità ci adorniamo con tracce di una storia che parla di eventi straordinari avvenuti nella profondità dello spazio. Che ciò che per noi è prezioso, in fondo, è ciò che più direttamente ci lega al cosmo.

Inconsciamente, regalando un anello, una collana, stiamo dicendo a chi ci vuol bene, che apparteniamo entrambi ad una storia antica e meravigliosa. Che non smette di accadere, che non smette di stupire.

Il buco nero, che si è perso

Lo sappiamo bene. A tutti noi ci capita di perdere le cose. Un mazzo di chiavi, il portafoglio (purtroppo), un libro, un quaderno. Accidenti, l’avevo messo lì… e sconsolati ricerchiamo dappertutto, mentre ci sale il panico (nel caso delle chiavi o del portafoglio, in particolare). Piccole cose, che possono essere perse di vista.

Leggermente diverso si profila il caso di un buco nero la cui massa è stimata nell’ordine delle dieci miliardi di volte la massa del Sole. Così dovrebbe essere quello al centro dell’ammasso di galassie Abell 2261 secondo le stime più accreditate.

Ma – perdindirindina! – non si trova.

Il centro dell’ammasso di galassie Abell 2261. Crediti: X-ray: NASA/CXC/Univ of Michigan/K. Gültekin; Optical: NASA/STScI and NAOJ/Subaru; Infrared: NSF/NOAO/KPNO

Perché pensiamo ci debba essere? Perché ormai i dati ci dicono che al centro di tutte le grandi galassie si trova invariabilmente un buco nero supermassivo, la cui grandezza scala con la massa della galassia stessa. Al centro di Abell 2261, vista la sua “stazza” non indifferente, dovrebbe trovarsi uno dei buchi neri più grandi tra quelli che conosciamo. E invece niente. La cosa lascia perplessi gli astronomi, non poco.

Ci sono (come sempre) vari modelli per spiegare questo non ritrovamento. Potrebbe essere stato sbalzato via dal centro della galassia: a volte capita, in certi scenari di formazione in cui la galassia stessa si forma tramite impatti di galassie più piccole. Quindi gli scienziati si sono messi a cercare in giro, non solo al centro.

Per ora, nulla.

Si nasconde assai bene, o per qualche motivo non esiste? Uno dei tanti interrogativi di un cielo aperto, che stimola la nostra fantasia e accende la voglia di capire. E naturalmente, di cercare

Quest’universo in fioritura

La natura ci aiuta. Pensiamoci, proprio il fatto che viviamo in un universo in corsa risulta un aiuto inestimabile per noi, nel capirlo. La cosa è nota: le galassie più lontane sono quelle che si muovono più velocemente, rispetto a noi (più spazio in mezzo che si espande, possiamo dire così).

Da qui, il trucco: capire quanto sono lontane da quanto corrono. Perché, capire una cosa quanto è distante, in astronomia, è sempre stato un bel problema (tanto da inventarci le candele standard, che però hanno tutti i loro problemi e le loro belle incertezze).

Dico un’ovvietà. In un universo statico, questo sarebbe impossibile. E ci troveremmo con un bel problema per stimare la distanza degli oggetti più remoti! Mi piace pensare questo, l’universo è in espansione, in fioritura, perché così riusciamo a conoscerlo meglio.

Spettri di galassie “in corsa”. Crediti: VIMOSVLTESO

Questa è una immagine che ci aiuta a capire come sfruttiamo le informazioni che questa espansione ci consegna. Siamo diventati bravi, in questo, bravi a farci aiutare (che non è poco). In una sola immagine presa con il Visible MultiObject Spectrograph al Very Large Telescope in Cile, entrano centinaia di spettri di galassie, in un colpo solo.

Ogni spettro rappresenta la distribuzione della luce nelle varie lunghezze d’onda e, per l’effetto Doppler, risulta che gli spettri sono tanto più “arrossati” quanto più la galassia sta scappando via da noi e quindi – ecco il passaggio fondamentale – da quanto già è lontana. Spettro più arrossato equivale a galassia più lontane: insomma, come se la luce di queste galassie arrivasse con una “etichetta” che segna la distanza dell’oggetto stesso da noi.

Certo per capire bene bisogna conoscere lo spettro della galassia “a riposo”, come fosse ferma. La conoscenza porta nuova conoscenza, e non è certo una novità.

Piuttosto, è un gioco ancora bello, da giocare.