ALMA OSSERVA IL DISCO DI GAS DI SAGITTARIUS A*

Ecco l’anello del buco nero centrale

Le nuove osservazioni delle antenne di Atacama mostrano per la prima volta il disco di gas interstellare freddo che avvolge il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. I dati, pubblicati su Nature, permetteranno agli astronomi di comprendere meglio come funziona il meccanismo di accrescimento

Rappresentazione artistica di un anello di gas interstellare freddo attorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Nuove osservazioni di Alma rivelano questa struttura per la prima volta. Crediti: Nrao / Aui / Nsf; S. Dagnello

Nuove osservazioni compiute con Alma (l’Atacama Large Millimeter-submillimeter Array) hanno permesso per la prima volta di ottenere l’immagine del gas “freddo” attorno al buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, Sagittarius A*, e di studiarne la rotazione. Freddo fra virgolette: stiamo parlando di temperature dell’ordine dei 10mila gradi.

Come ogni galassia di dimensioni rispettabili, la Via Lattea ha il suo buco nero supermassiccio nel centro, a 26mila anni luce da noi, con una massa comparabile a quella di oltre 4 milioni di stelle come il Sole. E come ogni buco nero che si rispetti, Sagittarius A* ha il suo disco di accrescimento, ovvero del gas che gli orbita attorno, e che nel suo caso gli si avvicina fino a qualche decimo di anno luce di distanza dall’orizzonte degli eventi.

Per Sagittarius A* finora erano state ottenute immagini della componente più calda di questo gas, che, con temperature dell’ordine delle decine di milioni di gradi, è in grado di emettere radiazione elettromagnetica nei raggi X e risultare osservabile dai telescopi spaziali in banda X. Questo gas caldo sembra formare un flusso circa sferico attorno al buco nero, senza dare particolari segni di rotazione attorno ad esso.

Studi precedenti avevano già mostrato la presenza di una componente più fredda del gas, grazie a telescopi che osservano radiazione con lunghezza d’onda dell’ordine dei millimetri. Per mappare questa componente si può sfruttare la ricombinazione dell’idrogeno. Alle temperature di decine di migliaia di gradi, gli atomi di idrogeno perdono e riacquistano i loro elettroni di continuo. Questa ricombinazione tra nuclei di idrogeno e rispettivi elettroni emette una caratteristica onda elettromagnetica nel millimetrico che si riesce a vedere con i grandi radiotelescopi terrestri.

In un nuovo studio pubblicato ieri su Nature, Elena Murchikova (Institute for Advanced Study di Princeton) e colleghi hanno studiato questo gas freddo grazie alla ricombinazione dell’idrogeno e all’alta capacità risolutiva di Alma, che ha permesso di rilevare il debole segnale radio fino a circa un centesimo di un anno luce di distanza dal buco nero. Una distanza che è pari a mille volte la distanza media Terra-Sole.

Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao), E.M. Murchikova; Nrao/Aui/NSF, S. Dagnello

L’idrogeno che compone il gas freddo, dicono i dati fino a ora ottenuti, ha complessivamente una massa pari a un decimo di quella di Giove – o a un decimillesimo di quella del Sole. Il segnale studiato presenta effetto Doppler: in particolare, ha una componente – il gas che si muove in direzione della Terra – spostata a lunghezze d’onda minori, verso il blu; e una seconda componente – che si muove in direzione opposta – spostata a lunghezze d’onda maggiori, verso il rosso (vedi immagine a fianco). Ciò significa che il gas freddo nel disco di accrescimento attorno a Sagittarius A* è in rotazione.

Riuscire a studiare nel dettaglio il gas attorno ad un buco nero supermassiccio contribuisce a delineare il comportamento di un disco di accrescimento: una zona caotica, con diverse componenti che emettono a diverse lunghezze d’onda, ancora non ben compresa.

«Siamo stati i primi in grado di ottenere un’immagine di questo disco inafferrabile e a studiarne la rotazione», dice Murchikova. «Stiamo anche analizzando l’accrescimento sul buco nero. È uno studio importante, perché si tratta del buco nero supermassiccio a noi più vicino. E nonostante questo non abbiamo ancora compreso bene come funzioni il suo accrescimento. Speriamo che queste nuove osservazioni di Alma aiutino il buco nero a svelarci alcuni dei suoi segreti».

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