Spiegato: Nobel per la fisica dei buchi neri

Roger Penrose, 89 anni, borse da tempo atteso Premio per aver dimostrato l'esistenza dei buchi neri. Lo condivide con Andrea Ghez e Reinhold Genzel, che hanno stabilito che c'è un enorme buco nero al centro della Via Lattea

Un buco nero. Tre scienziati hanno vinto il Premio Nobel per la fisica martedì 6 ottobre 2020 per aver stabilito la realtà fin troppo strana dei buchi neri. (Event Horizon Telescope Collaboration/Maunakea Observatories via AP)

Nel 1997, il famoso astrofisico indiano Jayant Narlikar organizzò un discorso pubblico per un fisico matematico britannico in visita in un auditorium nel centro di Pune. Contrariamente alle aspettative, oltre 5.000 persone si sono presentate per ascoltare. Con l'auditorium gremito oltre la capacità, le porte dovevano essere chiuse. Ma la gente ha sfondato le porte per entrare, provocando confusione. La polizia è dovuta intervenire e ha minacciato di arrestare Narlikar per aver causato disordini pubblici.

L'oratore di quel giorno era nientemeno che Roger Penrose, il famosissimo fisico teorico, matematico, filosofo della scienza e autore di bestseller oggi 89 anni che, martedì, è stato premiato con il Premio Nobel per la fisica per il suo lavoro sul nero buchi. Penrose ha vinto metà del premio.

Nel secondo anno consecutivo quando il Premio Fisica è andato all'astrofisica, l'altra metà è condivisa da Andrea Ghez, 55 anni, dell'astronomo statunitense e tedesco Reinhold Genzel, 68, che hanno lavorato indipendentemente presso due diversi osservatori. Il loro lavoro nel corso degli anni, basato su osservazioni indipendenti di due diversi telescopi, ha fornito prove convincenti della presenza di un buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, la Via Lattea.

Ghez e Genzel, i cui lavori principali risalgono agli anni '90 e all'inizio degli anni 2000, sono considerati candidati al Nobel ormai da molti anni.

Atteso da tempo

Per Penrose, l'onore era atteso da tempo. Il suo lavoro che è stato menzionato nella citazione - una conferma che i buchi neri si formano davvero, e la loro descrizione dettagliata - è stato completato nel lontano 1965.

Il premio a Penrose è un po' una sorpresa perché è arrivato così tardi. In effetti, avevo pensato che non gli sarebbe mai stato assegnato il premio, proprio come (Stephen) Hawking, il suo collaboratore al lavoro sui buchi neri, non lo è mai stato. La maggior parte del suo lavoro sui buchi neri è venuto in collaborazione con Hawking. I due hanno avuto una lunga associazione per diversi decenni. È difficile separare il proprio lavoro dall'altro, ha affermato Somak Raychaudhury, direttore del Centro interuniversitario di astronomia e astrofisica (IUCAA) di Pune.

Ma Penrose ha anche tanti altri contributi, in matematica, fisica, filosofia. I buchi neri costituiscono una parte molto piccola del suo lavoro. È davvero sorprendente il motivo per cui non ha ricevuto il Nobel per tutti questi anni. Ma anche Hawking è stato ignorato, e ora il riconoscimento per Penrose è arrivato solo due anni dopo la morte di Hawking. Idealmente, i due avrebbero dovuto essere riconosciuti insieme, ha detto Raychaudhury, che aveva seguito corsi sia da Penrose che da Hawking come studente a Oxford negli anni '80.

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(Da sinistra) Reinhard Genzel, astrofisico presso l'Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre; Andrea Ghez, professore di fisica e astronomia all'UCLA, e Roger Penrose, dell'Università di Oxford. (Matthias Balk/Dpa, Elena Zhukova/UCLA, Danny Lawson/PA via AP)

Ghez e Genzel

Per fortuna, Ghez e Genzel sono stati riconosciuti in tempo. Le persone come me erano abbastanza convinte che sarebbero state certamente onorate… Il loro è un altro caso in cui non si riconosce l'una senza l'altra, anche se hanno lavorato separatamente. Hanno condotto due esperimenti diversi, utilizzando due telescopi diversi, in due paesi diversi, e sono sostanzialmente giunti alla stessa conclusione, ha affermato.

Ghez, che passa molto tempo a divulgare la scienza e a parlare di buchi neri, lavora presso l'Osservatorio Keck sul Mauna Kea delle Hawaii, e Genzel presso la struttura del Very Large Telescope sul monte Paranal in Cile.

Hanno effettuato misurazioni precise delle orbite delle stelle più luminose nell'area considerata al centro della Via Lattea, e i loro studi hanno mostrato che le traiettorie leggermente insolite e la velocità delle stelle potevano essere spiegate solo dalla presenza di un enorme ma invisibile , Corpo celeste. Questo è ora noto per essere il buco nero supermassiccio Sagittarius A*, che ha una massa quattro milioni di volte quella del Sole ed è confinato in un'area grande circa quanto il nostro Sistema Solare.

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Illustrazione: nobelprize.org

Sagittario A*

Il mondo potrebbe presto vedere come appare. Sagittarius A* è uno dei due buchi neri le cui fotografie sono state catturate dal progetto Event Horizon Telescope. I buchi neri non emettono né irradiano nulla, nemmeno la luce. Quindi, non è possibile catturare la loro immagine. Ma l'area appena fuori dal suo confine, chiamata orizzonte degli eventi, che ha enormi quantità di gas, nuvole e plasma che turbinano violentemente, emette tutti i tipi di radiazioni, anche luce visibile.

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Attraverso una rete di telescopi giganti, gli scienziati hanno raccolto radiazioni dall'esterno dell'orizzonte degli eventi del buco nero e ne hanno ricreato un'immagine. Il buco nero può essere visto solo perché è racchiuso all'interno di un anello a forma di ciambella rosso arancio molto luminoso nell'immagine. Le immagini di due buchi neri sono state catturate in questo modo. Uno di questi, quello del buco nero al centro della galassia Messier 87, a 55 anni luce dalla Terra, è stato rilasciato dagli scienziati lo scorso anno.

L'immagine del Sagittario A* era ancora in elaborazione; uscirà tra qualche mese.

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La connessione di Calcutta

Dibyendu Nandi di IISER, Calcutta, ha sottolineato il contributo del fisico indiano Amal Kumar Raychaudhuri nel lavoro di Penrose e Hawking sui buchi neri. Raychaudhuri, con sede al Presidency College di Calcutta negli anni '50, aveva prodotto risultati teorici mentre lavorava sulla relatività generale e aveva inventato un'equazione che porta il suo nome. Quell'equazione, ei suoi risultati, si rivelarono fondamentali nel lavoro che Penrose e Hawking produssero in seguito.

Infatti, quando ho chiesto per la prima volta a Penrose se potevo frequentare uno dei corsi da lui offerti, mi ha chiesto da dove venissi. E quando gli ho detto che venivo dalla Presidenza, Calcutta, Penrose mi ha chiesto se fossi imparentato con Amal Kumar Raychaudhuri. Gli ho detto che non lo ero, ma mi era stato insegnato da lui. Anche Hawking era nella stanza, ricorda Somak Raychaudhury.

Non so se Penrose e AKR (Amal Kumar Raychaudhuri) si siano mai incontrati, perché AKR ha sempre avuto sede a Calcutta. Ma i risultati di AKR sono stati fondamentali per il loro lavoro, e lo hanno riconosciuto più volte, ha detto.

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