#AlmanaccoQuotidiano, a cura di #MarioBattacchi

 Buongiorno, oggi è il 10 aprile.

Il 10 aprile 2019 è stata pubblicata la prima, storica fotografia di un buco nero, nello specifico quella del buco nero supermassiccio nel cuore della galassia M87, sita a circa 50 milioni di anni luce dal nostro Pianeta. Ma cos'è esattamente un buco nero? E perché  averlo fotografato cambia la nostra storia?

Un buco nero è la fase terminale della “vita” di una stella di grande massa, che dopo essere collassata si trasforma in un corpo estremamente denso e compatto, una regione dello spazio-tempo caratterizzata da una fortissima attrazione gravitazionale. Essa è così intensa da non lasciar sfuggire qualsiasi tipo di radiazione elettromagnetica (ottica, raggi X, infrarossa e così via), oltre che la materia. Per questa ragione i buchi neri sono tecnicamente inosservabili dai nostri strumenti. Ciò che gli scienziati hanno immortalato è infatti il plasma incandescente che circonda il cosiddetto orizzonte degli eventi, una sorta di aura attorno al buco nero oltre la quale anche la luce non può sfuggire. Una spiegazione dettagliata del concetto di buco nero è stata data all'AGI dal professor Ciriaco Goddi dell'Università di Nijmegen e Leiden (Olanda), uno dei ricercatori dell'Event Horizon Telescope. "I buchi neri sono oggetti cosmici estremamente compressi, contenenti incredibili quantità di massa all'interno di una regione minuscola. La presenza di questi oggetti influenza il loro ambiente in modi estremi, deformando lo spazio-tempo e surriscaldando qualsiasi materiale circostante. Questi oggetti sono necessariamente circondati da materia (plasma incandescente) che viene inghiottito scomparendo nell'orizzonte degli eventi, mentre un'altra parte del materiali viene espulso a velocità relativistica (prossima cioè alla velocità della luce) in potentissimi jet di materia, dando vita alla cosiddetta emissione di sincrotrone. Se immerso in una regione luminosa, come appunto un disco di gas incandescente, ci aspettiamo che un buco nero crei una regione oscura simile a un'ombra, qualcosa di previsto dalla relatività generale di Einstein che non abbiamo mai visto prima. Questa ombra, causata dalla distorsione o curvatura gravitazionale e dalla cattura della luce dall'orizzonte degli eventi, rivela molto sulla natura di questi oggetti affascinanti”. È esattamente ciò che possiamo ammirare nel magnifico scatto ottenuto dall'ETH.

La prima vera immagine di un buco nero è un risultato storico, definito "una pietra miliare dell'astrofisica moderna, e un formidabile esempio di cooperazione globale" dal presidente dell'Istituto Nazionale di Fisica e Astronomia Nichi d'Amico. Ma perché è così importante averla ottenuta? Oltre a dimostrare ancora una volta la validità della Teoria della Relatività Generale di Albert Einstein, sottolinea che la nostra tecnologia è stata in grado di documentare qualcosa di invisibile, come dichiarato all'ANSA dal professor Luciano Rezzolla, direttore dell'INFN di Francoforte e membro del comitato scientifico della collaborazione Eht. “La grande novità della prima fotografia di un buco nero è che oggetti cosmici invisibili per definizione per la prima volta possono essere visti e studiati direttamente. Adesso possiamo finalmente osservarli. Si apre la prima pagina di un libro nel quale è possibile fare osservazioni sempre più accurate di questi oggetti, previsti un secolo fa da Albert Einstein”.

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Buongiorno, oggi è l'8 gennaio.
L'8 gennaio 1998 Saul Perlmutter, fisico del Berkley Lab, annuncia che in base agli studi effettuati sulle supernove, l'universo risulta essere in continua espansione accelerata. Per questi studi verrà insignito nel 2011 del premio Nobel per la fisica.
Quasi tutti gli scienziati sono concordi sul fatto che l'universo ha avuto origine con il Big Bang, ma non si sa con certezza quale sarà il suo futuro. Infatti, le galassie e gli ammassi sono soggetti a due forze che si fronteggiano da quando l'universo è nato: la forza di attrazione gravitazionale, che tenderebbe a far collassare l'universo su se stesso, e la spinta di espansione del Big Bang. Quale delle due vincerà? È difficile dirlo: tutto dipende da quanta massa esattamente l'universo contiene.
Gli astronomi hanno individuato una densità critica dell'universo, e quindi una massa critica, con la quale le due forze si bilancerebbero esattamente.
Se la massa dell'universo è superiore alla massa critica, la forza gravitazionale avrà la meglio: un giorno, l'espansione rallenterà fino a fermarsi, e pian piano l'universo comincerà a contrarsi sotto l'azione della propria forza di gravitazione. Le galassie si avvicineranno fino a fondersi tra loro, le stelle anche. Tutto l'universo, ormai composto solo di particelle atomiche e radiazione, collasserà in un unico punto. Uno scenario di questo tipo viene detto universo chiuso; maggiore è la massa dell'universo e più rapidamente si ripiegherà su se stesso.
Se invece la massa è minore di quella critica, vincerà la spinta di espansione e l'universo continuerà ad espandersi per sempre. Gli ammassi di galassie si allontaneranno tra loro, nelle galassie tutto il gas verrà trasformato in stelle. Poi forse le stelle scivoleranno verso il centro della galassia, formando dei giganteschi buchi neri, e tutta la materia circostante verrà inghiottita. Le galassie degli ammassi si fonderanno, dando luogo anch'esse a buchi neri enormi. Nel frattempo, l'universo diventerà sempre più freddo, buio e vuoto, morendo lentamente. Questo scenario viene chiamato universo aperto.
In un universo piatto l'espansione cesserebbe dopo un certo intervallo di tempo. Un universo chiuso si richiuderebbe su se stesso, mentre un universo aperto continuerebbe ad espandersi all'infinito.
Attualmente, per diversi motivi, gli scienziati sono convinti che la massa presente nell'universo sia quasi esattamente uguale alla massa critica, scenario che viene chiamato universo piatto. Se sommiamo la massa di tutte le galassie che conosciamo, peró, il totale è decine di volte più piccolo della massa necessaria per "chiudere" l'universo. Esso sembrerebbe quindi destinato ad espandersi all'infinito. Gli astronomi però hanno scoperto che intorno a molte galassie esistono degli immensi aloni di materia oscura, un tipo di materia di natura ancora ignota. Essa non emette radiazione di alcun tipo e la sua presenza può essere rivelata solo grazie agli effetti gravitazionali che induce sulla materia normale che le sta vicino.
La materia oscura è stata rivelata in grandi quantità anche negli ammassi di galassie. Alcuni pensano che in totale la sua massa potrebbe essere molte volte superiore alla massa di tutta la materia visibile dell'universo, forse sufficiente per produrre un universo piatto o forse no. Calcolare la massa di tutta la materia esistente nell'universo, sia essa oscura o visibile, non è per niente facile. Si tratta di una delle imprese più difficili e affascinanti che gli astronomi di oggi devono affrontare.
L'universo in accelerazione descrive l'osservazione che il nostro Universo è in una fase di espansione accelerata, ovvero che la velocità con cui esso si sta espandendo sta aumentando.
L'Universo accelerante implica che la velocità a cui una galassia si allontana dalle altre aumenta nel tempo. Se l'accelerazione dovesse continuare le galassie si allontaneranno le une dalle altre in modo tale che il loro spostamento verso il rosso sarà così grande da rendere difficile la loro osservazione e l'universo apparirà oscuro. In scenari più spinti, il risultato finale sarà il disgregamento di tutta la materia nell'Universo. La nuova teoria della fine dell'Universo è stata chiamata il Big Rip (Grande Strappo).
L'osservata accelerazione implica che l'universo potrebbe essere costituito per un 75% di energia non osservata direttamente, chiamata energia oscura, distribuita omogeneamente nell'universo. I modelli cosmologici che tentano una spiegazione dell'accelerazione si differenziano sulle ipotesi che fanno per le candidate a questa energia oscura: dal modello a costante cosmologica diversa da zero (che può aver causato anche l'inflazione cosmica), al modello della quintessenza, ad altri. Le ultime osservazioni WMAP tendono a favorire il modello basato su una costante cosmologica positiva.
L'osservazione di un universo in accelerazione pone grossi problemi alla teoria della civiltà eterna di Dyson. Questa teoria si basa su un universo in decelerazione, che per molti anni è stato il modello dominante in cosmologia perché, in assenza di evidenze osservative per l'esistenza di energia oscura, si pensava che la forza di gravità della materia presente nell'Universo avrebbe agito per rallentare l'espansione.
Secondo i professori José Senovilla, Marc Mars e Raül Vera dell'Università di Bilbao e dell'Università di Salamanca, Spagna, una differente spiegazione potrebbe essere data assumendo l'ipotesi che il tempo stia rallentando, e che un domani potrebbe fermarsi del tutto. Se il tempo rallenta, essi affermano, è possibile spiegare lo spostamento verso il rosso soltanto con questa ipotesi, senza dover supporre l'esistenza di una energia oscura che sinora non è mai stata misurata direttamente, e senza scontrarsi con la difficoltà di dover risolvere il paradosso di una velocità di espansione che aumenterebbe indefinitamente. L'universo starebbe quindi sì espandendosi, ma nient'affatto accelerando: "Noi non diciamo che l'universo non stia espandendosi, ma che potrebbe essere un'illusione che stia accelerando". La teoria proposta rientra come variante particolare della teoria delle superstringhe, nella quale si immagina il nostro universo confinato su una membrana fluttuante in uno spazio a più dimensioni. Gary Gibbons, cosmologo presso l'Università di Cambridge ha commentato che l'ipotesi è degna di attenzione: "Noi pensiamo che il tempo sia emerso all'epoca del Big Bang, e se è emerso può anche scomparire."