CIRIACO GODDI E L'EQUIPE CHE HA FOTOGRAFATO IL BUCO NERO – DI BARBARA MINAFRA

CIRIACO GODDI E L

SAN FRANCISCO\ aise\ - “È considerata la foto del secolo. Non ha (ancora) vinto il Pulitzer ma ha dimostrato la Relatività generale di Einstein. Con due super-computer, uno al Mit di Boston, e una rete di radiotelescopi da 12 a 30 metri di diametro nei vari continenti, ha immortalato un pezzo di fantascienza: la linea dell’orizzonte degli eventi, la distorsione dello spazio-tempo, l’ombra di un Buco Nero. Un progetto da Nobel. L’Italo-Americano ha intervistato l’astrofisico sardo responsabile scientifico del progetto BlackHoleCam. Ciriaco Goddi, 43 anni, laurea e dottorato di ricerca in Fisica all’Università di Cagliari, tre anni ad Harvard, Germania e dal 2012 Olanda. Fino a EHT: Event Horizon Telescope, la ricerca internazionale che misura l’enorme massa del Buco nero al centro di una galassia lontana 55 milioni di anni luce dalla Terra. L'Italia partecipa con diversi scienziati, l'Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn)”. Ad intervistare il ricercatore è stata Barbara Minafra, che firma questo articolo per “l’Italo-Americano” diretto a San Francisco da Simone Schiavinato.
D. Quali emozioni, personali e scientifiche, si provano a vedere questo limite estremo dell'universo?
R. In queste settimane ho potuto constatare che la foto di un Buco nero regala emozioni a tutti, anche a chi non è esperto di universo, di scienza, di astrofisica. Da ricercatori abbiamo passato decenni in attesa di questo risultato, per cui la nostra è una gioia diversa, più personale, nel vedere realizzato il nostro sogno. Ma anche io, che ho lavorato per anni a questo progetto, provo un’emozione unica nel guardare l’immagine e nel sapere che si tratta di un anello di materia e luce modellato dalla deformazione spazio-temporale, conseguenza della fortissima gravità associata a un oggetto estremamente massiccio al centro: il Buco nero. Non una simulazione o un’animazione, come ne abbiamo tutti visto a migliaia, ma l’ombra del Buco nero, con il suo orizzonte degli eventi, quel luogo da cui nemmeno la luce può sfuggire, proprio come aveva predetto Einstein.
D. Cosa si vede al di là del cerchio nero avvolto da luce incandescente?
R. Guardando l’immagine si può immaginare cosa accade al plasma che orbita intorno al Buco nero, ruotando a velocità prossime a quelle della luce, accelerando e scendendo man mano quella scala a spirale che lo conduce oltre l’orizzonte degli eventi, per poi sparire per sempre ingoiato dal Buco nero. Sembra di sentire (e non solo vedere) il gorgo luminoso di materia che spiraleggia intorno fino a scomparire dentro il nero profondo di quel foro. Qualcuno ha definito l’orizzonte degli eventi, i “cancelli dell’eternità”. È un pensiero bellissimo, dà i brividi. E la consapevolezza che d’ora in poi l’orizzonte degli eventi non è più solo un immateriale concetto matematico, la soluzione matematica di una teoria, ma è diventato un oggetto fisico, osservabile e misurabile con metodo scientifico, è una conquista enorme per noi astrofisici e un concetto emozionante in generale. Anche se non sappiamo cosa succeda lì dentro, il mero fatto di poterlo vedere con i nostri occhi, rende i sogni della fantascienza meno immaginari.
D. Il vostro contributo è un "grande passo dell'umanità". Cosa si prova ad aver contribuito a scrivere una nuova pagina nella storia dell'astrofisica?
R. Quando abbiamo iniziato, eravamo consapevoli delle difficoltà. Ci stavamo spingendo ai limiti della tecnologia attuale, ma allo stesso tempo eravamo certi che avremmo avuto successo. È stato un lungo percorso, un viaggio a tratti emotivo. Questo risultato arriva più di 100 anni dopo la pubblicazione della Teoria della relatività generale di Einstein e della soluzione matematica di Schwarzschild che predice la singolarità e l'esistenza dei Buchi neri (almeno matematicamente). Dopo gli studi pioneristici degli anni '70, che usavano le prime simulazioni per prevederne l'aspetto (se si fosse potuto osservare), nel 2000 è arrivata l'intuizione che sarebbe stato possibile osservare il Buco nero super-massiccio al centro della nostra Via Lattea utilizzando la tecnologia attuale, in particolare la tecnica interferometria a lunghissima linea di base (VLBI) usata da EHT, a cui è seguito il necessario sviluppo tecnologico iniziato circa 20 anni fa per applicare questa tecnica ad alte frequenze radio (impiegate da EHT). Poi l'inizio 4-5 anni fa di progetti negli Stati Uniti e in Europa dedicati esclusivamente a questo obiettivo, prima indipendentemente e poi congiuntamente, la prima campagna globale di osservazione nel 2017, il lavoro scrupoloso sull'elaborazione dei dati raccolti negli ultimi 2 anni, per vedere finalmente ciò che sembrava invisibile: il Buco nero. Ora sappiamo che aspetto abbia. È passato molto tempo, ma ci siamo finalmente riusciti. È incredibile.
D. Uno sforzo gigantesco.
R. Mi sento di dire che l’immagine del Buco nero al centro della Galassia M87 è simultaneamente un grande successo della ricerca scientifica e una rappresentazione emozionante di qualcosa che sino ad oggi potevamo solo immaginare. Il successo della ricerca sta in una nuova prova della Teoria della relatività di Einstein, ma soprattutto è un’ulteriore conferma dell’impatto delle collaborazioni internazionali e delle grandi infrastrutture sul futuro della conoscenza umana.
D. Quale è stato il ruolo degli scienziati italiani in questo progetto?
R. Come italiani, io e Luciano Rezzolla (Università di Francoforte), uno dei 3 PI di BHC, siamo stati coinvolti fin dal 2014. Un’altra ricercatrice, Mariafelicia de Laurentis, professore ordinario all’Università di Napoli e affiliata all’Infn, si è unita al gruppo di Francoforte come esperta di teorie della gravitazione, nel 2016. Nel 2018 abbiamo coinvolto in BlackHoleCam, due ricercatrici di Italian ALMA Regional Centre node (INAF - IRA in Bologna), Elisabetta Liuzzo and Kazi Rygl, che per l’affiliazione a BHC sono diventate membri dell’EHT Consortium. A parte i membri della collaborazione EHT, è doveroso includere Violette Impellizzeri, che lavora in Cile per Atacama Large Millimeter Array (ALMA), il più grande radiotelescopio terrestre che ha contribuito in maniera decisiva alla raccolta di dati necessari per fare l’immagine del Buco nero supermassiccio al centro di M87. In qualità di astronomo e responsabile della calibrazione di ALMA come stazione VLBI, sono stato io stesso a svolgere nel deserto di Atacama in Cile, tutte le campagne osservative. Con Violette abbiamo passato molte notti ad osservare M87 con ALMA. Pur non essendo membro a tutti gli effetti, Violette è co-firmataria dell’articolo pubblicato su Astrophysical Journal che ha riportato l’immagine.
D. D'ora in poi si potrà parlare di una nuova era della ricerca. In che senso?
R. Emoziona la certezza di partecipare a un momento epocale che divide il prima dal dopo. Possiamo davvero dire che da oggi la fisica non è più la stessa. Quello che fino a ieri era solo un immateriale concetto matematico, una soluzione matematica di una teoria, è diventato oggi un oggetto fisico, osservabile e misurabile con metodo scientifico. Un laboratorio dove svolgere esperimenti che riguardano la gravità, prima non accessibile. Questo sono ora i Buchi neri. La nostra speranza era, se mai avessimo avuto successo nel creare la prima immagine di un Buco nero, che questa foto sarebbe finita sui libri di testo. Spero che questo accadrà davvero. I libri di storia saranno divisi tra il prima e il dopo l'immagine.
D. La foto ha dato ragione alle teorie, all’immaginazione umana.
R. Questo esperimento, questo risultato, quest’immagine potrebbero essere l'inizio di una nuova era. Per la prima volta vediamo l'orizzonte degli eventi e possiamo studiare la Relatività generale su una scala e in un regime (forte) mai possibili prima. E l'aspetto più sorprendente è che tutto ciò che vediamo è perfettamente in accordo con la predizione fornita dalla Teoria della Relatività. Einstein ha superato anche questo test con un successo formidabile! Incredibile e bravissimo Einstein, che inizialmente non credeva nel concetto dei Buchi neri e ha dovuto lottare un po' con l’idea dell’orizzonte degli eventi. Oggi, a distanza di cento anni, abbiamo dimostrato che è una realtà dell'universo. Tutto ciò sarebbe stato per lui assolutamente sbalorditivo. Un altro grande studioso di Buchi neri, Stephen Hawking, è morto troppo presto per vedere questo risultato, ma avrebbe avuto la stessa reazione emotiva che abbiamo avuto noi nel vedere finalmente il limite ultimo dello spazio e tempo. Questo è davvero il decennio d’oro per studiare i Buchi neri come mai prima d'ora.
D. Cosa potrebbe esserci dentro il Buco nero?
R. Non lo sappiamo, dal momento che non possiamo accedervi. Forse esiste ancora della materia che non può essere compattata in un punto o forse la materia è stata già tutta concentrata nella singolarità, come nel Big Bang (eccitante no?), ed è stata “convertita” in curvatura dello spazio-tempo ...chi lo sa! Speculare è gratuito, dal momento che nessuno può tornare a dirci cosa c'è dentro!!
D. L'ipotesi teorizzata da Einstein era esatta o le vostre osservazioni hanno permesso di applicare qualche correzione?
R. La risposta breve è: sì, Einstein aveva ragione, almeno per ora. Nel complesso, l'immagine osservata è consistente con le aspettative per l'ombra di un Buco nero rotante (con spin diverso da zero, anche conosciuto come Kerr black hole) come previsto dalla Teoria della relatività. Tuttavia, posso affermare che le osservazioni svolte non sono consistenti con molte delle alternative a buchi neri Kerr e alcuni di quei modelli che producono immagini simili mostrano dinamiche piuttosto diverse da quello che ci aspettiamo.
D. Oggi è fantascienza ma prima o poi, si potrà aprire una porta nel tempo? E la fanta-idea di usare in astratto i Buchi neri come fionde iperspaziali è teoricamente plausibile?
R. Per ora viaggiare nello spazio è possibile solo all’interno del Sistema solare. Ma è anche vero che alcune soluzioni matematiche delle equazioni di Einstein (e di altre teorie della gravità), sembrano suggerire la possibilità di viaggiare tra due punti qualunque dello spazio e del tempo. Questa è una conseguenza diretta della curvatura dello spazio-tempo intorno a un intenso campo gravitazionale previsto dalla Relatività di Einstein. Il caso più rappresentativo è quello del cosiddetto Wormhole, che potrebbe essere descritto come un tunnel, una “scorciatoia” nello spazio-tempo. Le equazioni di Einstein includono oltre alle tre dimensioni spaziali, il tempo come quarta dimensione: ne consegue che la presenza di un Buco nero curvi anche il tempo, e permetta di viaggiare nel tempo. Tali collegamenti sono ipotetici. Cioè, qui entriamo nella fantascienza. Infatti il Wormhole è il modo preferito di uno scrittore o un regista di fantascienza per i viaggi nello spazio. Pensate al film hollywoodiano “Interstellar” del 2014 con Matthew McConaughey, che impersona un astronauta della NASA che ha il compito di esplorare 3 pianeti in un’altra Galassia con la speranza che uno possa ospitare l’umanità. E come ci arriva? Attraverso un Wormhole che permette di accorciare i 26.000 anni necessari ….insomma McConaughey sarebbe morto da molto tempo prima di arrivare!
D. Qual è il suo prossimo ambizioso progetto di ricerca?
R. Continuerò di certo a lavorare a questo progetto. D’altronde siamo solo l’inizio. Abbiamo ancora da studiare in toto l’altro target, il Buco nero al centro della Via Lattea, Sagittarius A*, fare studi di campi magnetici da luce polarizzata di M87 e Sgr A*, confrontare immagini di diverse epoche (e solo questo con i dati che abbiamo a disposizione dalle champagne del 2017 e 2018). Uno dei prossimi passi del progetto EHT sarà quello di passare da un’immagine statica a un filmato. A partire dal 2020 vorremmo aggiungere nuovi telescopi al network, in particolare in Arizona, Francia, Argentina e magari Africa. Siccome la Terra è stata già utilizzata al massimo delle sue dimensioni, vorremmo andare nello spazio e usare la tecnica VLBI con i satelliti, che ci permetterebbero di andare oltre le dimensioni terrestri come diametro del nostro telescopio virtuale. Andare nello spazio, permetterebbe di osservare a lunghezze d’onda più corte o frequenze più lunghe e avere poteri risolutivi ancora più alti. Insomma nel prossimo decennio saremo ancora molto occupati con BlackHoleCam, con l’obiettivo di migliorare le nostre misure e testare ancora più precisamente la Teoria generale della relatività di Einstein”. (aise) 

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