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La prima “foto” di un buco nero: come è stata scattata l’immagine di M87?

Gli scienziati spiegano come è stata ottenuta l’immagine del buco nero al centro della galassia Messier 87. Una scoperta che conferma le teorie di Einstein. Come si è costruito un telescopio “virtuale” grande quanto la Terra

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Un’immagine unica, che lascia scienziati e appassionati del cielo, ma anche il pubblico più generale, senza fiato. Stiamo parlando della prima foto di un buco nero, in assoluto la prima prova visiva diretta di un corpo celeste di questo genere, ottenuta dall’Event horizon telescope consortium (Ehtc). Il corpo osservato è il buco nero supermassiccio M87, al centro della galassia Messier 87. Il buco nero si trova a 55 milioni di anni luce da noi e ha una massa 7 miliardi di volte più alta di quella del sole.

buco nero M87

Le immagini del buco nero M87 nei vari giorni della (foto: Eht collaboration, Paper IV, 2019)

L’immagine lascia senza fiato anche perché oggetti invisibili dalle caratteristiche estreme, come i buchi neri, da cui nulla, nemmeno la radiazione, può uscire, non sono mai stati osservati e ripresi.

Come si cattura l’immagine di un buco nero?

Ma come è stato possibile arrivare a un risultato come questo, unico nella storia della scienza? Intanto bisogna fare una premessa. Ciò che è stato immortalato è l’ombra del buco nero, o meglio l‘orizzonte degli eventi, come viene definito in fisica. Ossia quella regione dello spazio tempo che rappresenta il limite, come uno spartiacque, dentro cui materia e radiazione sono ineluttabilmente inghiottite e nulla può uscire, neanche la luce.

Finora, l’ombra di un buco nero è ciò che si avvicina di più all’immagine del buco nero stesso. E non si era mai ottenuta un’immagine di questo tipo, anche se esistevano già diverse prove dell’esistenza di tali oggetti celesti.

Conferma di Einstein

“La prima ipotesi della presenza di questi oggetti”, spiega Ciriaco Goddi, segretario del consiglio scientifico del consorzio Eht e responsabile scientifico del progetto BlackHoleCam, durante la conferenza a Roma, presso la sede dell’Istituto nazionale di astrofisica, “è contenuta all’interno della teoria relatività generale di Einstein del 1916. Tuttavia, soltanto a partire dagli anni ’60 del secolo scorso si è risvegliato l’interesse verso i buchi neri”. E oggi, prosegue l’esperto, “l’ombra visualizzata del buco nero M87 è in perfetto accordo con la teoria di Einstein”. Insomma, ancora una volta Einstein non sbaglia mai.

L’immagine sembra quella di una ciambella spaziale, dai colori accesi e dai contorni sfumati. “È la foto del secolo”, aggiunge Goddi. “Ciò che si osserva è il plasma incandescente che circonda il buco nero, che grazie alle alte frequenze a cui opera la rete Eht, diventa trasparente ed emette radiazione e rende possibile vedere i confini dell’orizzonte degli eventi”, dice Goddi. Anche se, aggiunge, nella ciambella c’è un’asimmetria, dovuta al fatto che il plasma attraversa l’orizzonte degli eventi e viene inghiottito dal buco nero.

Il telescopio

Oltre a essere attraente, l’immagine è stata ottenuta con la risoluzione angolare più elevata mai raggiunta, prosegue lo scienziato. “Se avessimo dovuto utilizzare un unico telescopio – chiarisce l’esperto – questo avrebbe dovuto essere delle dimensioni di 5 chilometri di diametro, una grandezza impossibile da ottenere per qualsiasi strumento di questo genere”. Così i ricercatori hanno pensato di ricreare un telescopio enorme attraverso una particolare tecnica, chiamata Very-long-base interferometry (Vlbi). Questa tecnica sfrutta la rotazione terrestre e combina i dati ottenuti da tutti i telescopi della rete Eht.

(foto: Eht ESo/L. Calçada. La rete dei telescopi Eht)

In pratica viene misurata la distanza spaziale fra tutti i telescopi della rete mettendo insieme i dati della differenza di tempo del segnale in ingresso in ciascuno di questi. Attraverso questo processo, è un po’ come se si costruisse un unico grande telescopio grande come la Terra, da cui osservare il centro delle galassie.

Infine, perché scegliere un buco nero supermassiccio (come M87 oppure Sagittarius A*, al centro della Via Lattea) e non un buco nero qualsiasi?“Esistono moltissimi buchi neri”, aggiunge Goddi, “che tuttavia sono di piccole dimensioni, cioè pari a poche masse solari. Per questa ragione sono difficili da studiare”.

Mentre in questo caso, entrambi i candidati erano supermassicci, con una massa di circa 4 milioni di volte quella del Sole, nel caso di Sagittarius A*, e di addirittura 7 miliardi quella del sole per M87. Un’operazione molto complessa, che ha richiesto una collaborazione a livello globale, nonché una presa e un’analisi dati eccezionale: qualcosa come 4 milioni di miliardi di byte.

Com’è affacciarsi su un buco nero? Un’animazione ci porta ai confini di M87


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Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Fisica

Un video per celebrare i vent’anni della Stazione spaziale internazionale

Un minuto di immagini per ripercorrere i momenti più belli vissuti dagli astronauti a bordo della loro casa orbitante attorno alla Terra

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In questi giorni, esattamente vent’anni fa, le agenzie spaziali inauguravano la loro casa orbitante attorno al pianeta Terra, la Stazione spaziale internazionale. E sono ben 240 le persone che, a oggi, vi sono salite a bordo.

Sede di esperimenti scientifici sulla biologia, l’ecologia e il corpo umano, ma anche avamposto d’eccezione per l’osservazione del nostro pianeta e dello spazio profondo, la Iss viene celebrata dall’Esa con un video-tributo: un filmato di un minuto che racchiude alcuni dei momenti più belli dell’esperienza dell’essere umano in orbita.


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Fisica

Forse abbiamo scoperto un nuovo organo nella nostra testa

Sembrerebbe essere il quarto tipo di ghiandole salivari maggiori, posto nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola. Ma serviranno ulteriori studi per poter confermare la scoperta di un nuovo organo

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Dopo centinaia di studi sull’anatomia, il corpo umano sembra riservarci ancora tante sorprese. L’ultima, infatti, è la scoperta di un nuovo organo, rimasto finora nascosto all’interno della nostra testa. Ad accorgersene, per caso, sono stati i medici del Netherlands Cancer Institute, mentre stavano sottoponendo alcuni loro pazienti a un innovativo esame diagnostico che permette di visualizzare nel dettaglio i tumori.

Come raccontano i ricercatori sulle pagine della rivista Radiotherapy and Oncology, dall’esame è emerso per caso un misterioso insieme di ghiandole salivari nascoste all’interno della testa dei pazienti, posizionato precisamente nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola.

Le ghiandole salivari, ricordiamo, sono addette alla produzione di saliva, essenziale per il corretto funzionamento del nostro sistema digerente. La maggior parte di questo fluido, come viene spiegato in tutti i manuali di anatomia, viene prodotto da tre principali tipi di ghiandole: la parotide, la sottomandibolare e la sottolinguale. A queste si aggiungono circa mille ghiandole salivari minori, sparse nelle labbra e nella mucosa interna dalla bocca alla faringe, talmente minuscole da essere difficilmente osservate senza un microscopio.

Ma ora, secondo il nuovo studio, potrebbe esserci un organo in più, ovvero un quarto tipo di ghiandole salivari maggiori. “Abbiamo tre grandi ghiandole salivari, ma non lì”, spiega Wouter Vogel, tra gli autori della scoperta. “Per quanto ne sappiamo, le uniche ghiandole salivari o mucose poste nella rinofaringe sono microscopicamente piccole. Quindi, potete immaginare la nostra sorpresa quando le abbiamo trovate”.

Esaminando una serie di scansioni di 100 pazienti affetti dal tumore, i ricercatori hanno osservato, tramite l’innovativa tecnica di imaging Psma/Pet/Ct, che tutti presentavano una paio di ghiandole, finora mai documentate, molto simili alle quelle salivari: sono, infatti, collegate a grandi condotti di drenaggio, indizio che porta a pensare a un possibile incanalamento dei fluidi.

Dati, perciò, che suggeriscono come queste ghiandole possano essere la quarta serie di ghiandole salivari, situata dietro il naso e sopra il palato, vicino al centro della nostra testa. “Le chiamiamo ghiandole tubariche, in riferimento alla loro posizione anatomica (sopra il torus tubarius)”, spiega Matthijs Valstar dell’Università di Amsterdam, co-autore dello studio.

Il motivo per cui siano rimaste finora nascoste non è ancora del tutto chiaro, anche se i ricercatori ipotizzano che “la loro posizione è difficilmente accessibile e sono necessarie immagini molto sensibili per rilevarle”. Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche su un campione di partecipanti molto più ampio per poter confermare questi risultati, la scoperta potrebbe aiutare a spiegare il perché i pazienti che si sottopongono alla radioterapia riportano spesso condizioni croniche, come la secchezza delle fauci (xerostomia) e problemi di deglutizione (disfagia).

“Poiché queste misteriose ghiandole non erano note ai medici”, commentano gli autori, “nessuno ha mai cercato di risparmiarle da questi trattamenti”. Ma c’è chi si è dimostrato scettico a etichettare queste nuove ghiandole come un nuovo organo. Per esempio, Alvand Hassankhani, radiologo dell’Università della Pennsylvania, ha riferito al New York Times che esistono oltre mille ghiandole minuscole, “così piccole da essere difficili da trovare. È possibile che i ricercatori olandesi, quindi, abbiano trovato un modo migliore per identificare una serie di ghiandole salivari minori”.

 


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Perché questo è il momento di andare su Marte

Una rassegna delle prossime avventure dirette verso il Pianeta rosso, in un video di Nature

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Saranno tre nei prossimi mesi le missioni dirette su Marte. Vedranno coinvolte Stati UnitiCina ed Emirati Arabi, saranno tutte caratterizzate dalla presenza di robot e mosse dalla curiosità di saperne di più sulla potenziale abitabilità pianeta rosso.

Gli Usa stanno per lanciare il loro quinto rover sviluppato ad hoc per Marte, Perseverance, che andrà a caccia di tracce di vita presente o remota tra le polveri e le rocce del pianeta. Gli scienziati cinesi sono invece alla loro prima volta con un rover marziano, mossi forse dal successo della loro ultima missione diretta sulla Luna. Gli Emirati Arabi, dal canto loro, si stanno preparando a sguinzagliare attorno a Marte un orbiter per investigarne l’atmosfera.

In questo video, diffuso da Nature, ecco le tre missioni in rassegna, e perché tutto questo sta succedendo proprio adesso.


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