Per oltre un secolo una delle apparentemente più bizzarre previsioni di Albert Einstein è rimasta in attesa di una prova definitiva: l’ipotesi che un buco nero in rotazione non solo curvi, ma letteralmente torca e trascini il tessuto dello spaziotempo attorno a sé. Un’idea che non a caso ha da sempre appassionato gli autori di letteratura fantascientifica.
Osservare direttamente un effetto così sottile e fondamentale si è rivelato estremamente difficile, una delle più grandi sfide dell’astronomia moderna. Ma oggi la prova è finalmente arrivata. Grazie all’osservazione di un evento cosmico catastrofico gli scienziati hanno visto per la prima volta questo “vortice cosmico” in azione.
Una scoperta rivoluzionaria che è stata possibile osservando una stella mentre veniva fatta a pezzi dalla gravità schiacciante di un buco nero supermassiccio, un fenomeno noto come Evento di Distruzione Mareale (Tidal Disruption Event, o TDE). Ciò che ne è seguito ha fornito la prima prova diretta di un buco nero che deforma lo spaziotempo, confermando ancora una volta il genio di Einstein.
Lo spaziotempo non è immobile: può essere trascinato e deformato
Il fenomeno al centro di questa scoperta ha una denominazione non immediatamente comprensibile per i non addetti ai lavori: precessione di Lense-Thirring, o più comunemente effetto di trascinamento. Secondo la relatività generale di Einstein, un oggetto massiccio in rotazione, come un buco nero, non si limita a deformare lo spaziotempo ma lo trascina letteralmente con sé nel suo moto.
Per rendere il concetto più intuitivo, si può usare un’analogia: immaginate una trottola che gira in una vasca d’acqua. La sua rotazione non solo crea un piccolo avvallamento ma trascina anche l’acqua circostante in un vortice. Il buco nero fa qualcosa di simile con il tessuto stesso dell’universo. Questo vacillamento, chiamato precessione, è un cambiamento nell’orientamento dell’asse di rotazione, simile al modo in cui l’asse di una trottola disegna un cerchio mentre rallenta.
Non si tratta di un semplice effetto di distorsione, ma di un vero e proprio trascinamento causato dall’immensa energia rotazionale del buco nero. Così come una carica elettrica in rotazione genera un campo magnetico, una massa in rotazione genera un campo gravitomagnetico che influenza il moto degli oggetti vicini. La teoria fu proposta per la prima volta da Einstein nel 1913 e definita matematicamente da Josef Lense e Hans Thirring nel 1918. Ci è quindi voluto più di un secolo per osservarla direttamente.
La chiave della scoperta: una stella distrutta
L’evento cosmico che ha reso possibile questa osservazione si chiama AT2020afhd. È un Evento di Distruzione Mareale avvenuto nel centro della galassia LEDA 145386, a circa 400 milioni di anni luce dalla Terra. Qui, una stella avventuratasi troppo vicino a un buco nero supermassiccio è stata fatta a pezzi dalle sue immense forze di marea.
Questo impetuoso evento cosmico ha creato un laboratorio naturale perfetto per gli astronomi. I detriti della stella hanno formato un disco vorticante (il disco di accrescimento) attorno al buco nero, lanciando al contempo potenti getti di materia a una velocità prossima a quella della luce.
A differenza dei TDE studiati in precedenza, che mostravano segnali radio costanti, AT2020afhd si è rivelato unico. Circa 215 giorni dopo la sua scoperta ottica, gli scienziati hanno rilevato impressionanti oscillazioni quasi-periodiche. La variabilità era sbalorditiva: le emissioni di raggi X variavano di un ordine di grandezza, mentre quelle radio di un fattore di quattro, segnalando che stava accadendo qualcosa di straordinario.
Un “vacillamento sincronizzato” conferma la teoria
La prova definitiva è emersa dall’osservazione dettagliata del sistema. Gli astronomi hanno notato che sia il disco di accrescimento che i getti di materia oscillavano all’unisono, come in una danza cosmica coordinata e ritmica.
L’oscillazione sincronizzata si ripeteva con un periodo di 19,6 giorni, secondo i dati. Ma ecco l’intuizione cruciale: i raggi X provengono dal disco di accrescimento caldissimo, vicinissimo al buco nero, mentre le onde radio sono emesse dai getti, che si propagano a grandi distanze. Il fatto che due componenti fisicamente distinti e separati si muovessero insieme in un accoppiamento rigido era la pistola fumante. Questo escludeva altre spiegazioni e indicava una singola forza fondamentale che li governava entrambi: il trascinamento dello spaziotempo stesso.
Gli scienziati hanno descritto questo fenomeno come una “variabilità sincrona, quasi-periodica, ad alta ampiezza e su più bande”. Sebbene suoni complesso, significa semplicemente che le variazioni avvenivano:
- In modo sincrono: i raggi X e le onde radio danzavano insieme.
- In modo quasi-periodico: si ripetevano a intervalli regolari, ma non con la precisione di un orologio.
- Con alta ampiezza: le oscillazioni erano estremamente pronunciate.
- Su più bande: erano visibili in frequenze molto diverse dello spettro elettromagnetico (raggi X e radio).
Dalla teoria a nuovi strumenti e metodi per studiare l’universo
La conferma di questa teoria non è solo un “regalo per i fisici”, ma fornisce anche un nuovo metodo per sondare i buchi neri, aprendo nuove vie di indagine e modi inediti per studiare:
- La rotazione (spin) dei buchi neri.
- Il modo in cui la materia cade al loro interno (fisica dell’accrescimento).
- Come i getti relativistici vengono formati e lanciati.
La scoperta è stata resa possibile grazie alla combinazione dei dati di due strumenti chiave: l’Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA per i raggi X e il Karl Guthe Jansky Very Large Array per i segnali radio.
Guardando al futuro, il potenziale è enorme. Come sottolineato dal ricercatore Liu Jifeng del NAOC, i prossimi progetti di osservazione del cielo come SiTian e la sonda Einstein Probe permetteranno di scoprire molti altri eventi simili, facendo progredire rapidamente la nostra comprensione della fisica dei buchi neri.
La ricerca Detection of disk-jet coprecession in a tidal disruption event è stata pubblicata su Science Advances (dicembre 2025)
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