Gli astronomi hanno trovato la prima prova diretta che un buco nero sta ruotando, confermando ancora una volta la teoria della relatività di Einstein. La scoperta è stata fatta studiando i potenti getti di energia emessi da un buco nero delle dimensioni del Sistema Solare al centro della vicina galassia Messier 87. Questo buco nero, denominato M87, è il più studiato fino ad oggi e il primo ad essere direttamente ripreso nel 2019.
Gli astrofisici hanno predetto da tempo che i buchi neri ruotano, ma fino ad ora la complessità della visualizzazione dei mostri spaziali ha reso difficile ottenere prove. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati il 27 settembre sulla rivista Nature.
"Dopo aver ripreso con successo un buco nero in questa galassia utilizzando il telescopio Event Horizon (EHT), la questione se questo buco nero stia ruotando o meno è diventata un grosso problema per gli scienziati", ha detto in una nota Kazuhiro Hada, un astronomo dell'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone. "Ora l'aspettativa si è trasformata in fiducia. Questo gigantesco buco nero sta davvero girando."
I buchi neri hanno un'attrazione gravitazionale così forte che nulla (nemmeno la luce) può fuoriuscire dalle loro bocche, ma ciò non significa che non possano essere visti. Questo perché i buchi neri attivi sono circondati da dischi di accrescimento: enormi pennacchi di materiale strappati da nubi di gas e stelle che vengono riscaldati a temperature roventi dall'attrito mentre si muovono a spirale nella bocca del buco nero.
Parte di questo materiale viene espulso, formando due getti di materiale caldo che viaggiano al 99,9% della velocità della luce, circa un decimo del tempo. Come i getti del buco nero ottengano la massiccia energia di cui hanno bisogno per farlo rimane un mistero, ma i fisici hanno usato la teoria della relatività generale di Einstein per suggerire che il materiale potrebbe ottenerla dai campi magnetici dei mostri spaziali se ruotano rapidamente attorno ai loro assi.
Probabilmente i buchi neri hanno acquisito parte della loro rotazione fin dai loro primi giorni come stelle che, quando improvvisamente collassano verso l'interno, sono diventati come pattinatori sul ghiaccio che allungano le braccia per girare più velocemente. Nel corso del tempo, questa rotazione è probabilmente cresciuta più velocemente per effetto dell’afflusso di materia proveniente da stelle dilaniate dai buchi neri o da collisioni catastrofiche con altri oggetti massicci.
Alla ricerca di una spiegazione per questa sfuggente rotazione, gli astronomi si sono rivolti al buco nero supermassiccio M87, un enorme varco nello spazio-tempo che utilizza la sua massa (6,5 miliardi di volte quella del Sole) per attirare verso di sé un’intera galassia.
Studiando M87* con una rete globale di radiotelescopi dal 2000 al 2022, gli astronomi hanno scoperto che i getti del buco nero ticchettavano avanti e indietro come un metronomo che segna un ciclo di 11 anni. Ciò ha dimostrato che il buco nero va in precessione, o oscilla, sul suo asse mentre gira, come una trottola.
"Siamo entusiasti di questa importante scoperta", ha detto in una nota l'autore principale dello studio Cui Yuzhu, un astronomo del Laboratorio Zhejiang di Hangzhou, in Cina. “Poiché la separazione tra il buco nero e il disco è relativamente piccola e il periodo di precessione è di circa 11 anni, l’accumulo di dati ad alta risoluzione che tracciano la struttura di M87 nell’arco di due decenni e un’attenta analisi sono essenziali per ottenere questo risultato”.
Oltre ad un'altra conferma della teoria di Einstein, la scoperta dello spin del buco nero solleva una serie di domande interessanti. Tra questi ci sono quelli relativi a quali eventi catastrofici potrebbero aver causato la rapida rotazione, così come la possibilità di scoprire sfere di fotoni - un debole anello di luce che circonda un buco nero che potrebbe fornire importanti indizi alla teoria della gravità quantistica.
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