OSSERVANDO IL BUCO NERO CENTRALE IN LUCE POLARIZZATA

Bolle bollenti a un terzo della velocità della luce

Utilizzando il radiotelescopio cileno Alma, un team di astronomi – fra i quali Nicola Marchili dell’Istituto nazionale di astrofisica e Ciriaco Goddi dell’Università di Cagliari – ha individuato i segni di un “hot spot” in orbita attorno al Sagittarius A*, il buco nero al centro della nostra galassia. La scoperta aiuta a comprendere meglio l'ambiente enigmatico e dinamico del nostro buco nero supermassiccio

     22/09/2022
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Sovraimpressa all’immagine del buco nero supermassiccio Sagittarius A* visto dalla collaborazione Event Horizon Telescope (Eht), una rappresentazione artistica indica la posizione dell’hot spot e la sua orbita attorno al buco nero così come previste dai modelli basati sui dati di Alma. Crediti: Eht Collaboration, Eso/M. Kornmesser (acknowledgment: M. Wielgus)

La recente “fotografia” di Sagittarius A* – il buco nero al centro della nostra galassia, il “nostro” buco nero, in breve Sgr A* – è stata “scattata” nell’aprile del 2017. Perdonate il profluvio di virgolette, ma in questo caso sono d’obbligo, trattandosi non di una normale fotografia bensì dell’immagine prodotta da Eht – l’Event Horizon Telescope – al termine di un’analisi dati mostruosamente complessa. Dati ottenuti con il metodo interferometrico avvalendosi di otto radiotelescopi sparsi per il globo. Fra quei telescopi c’erano anche le 66 antenne di Alma – il grande array per osservazioni millimetriche e submillimetriche nelle Ande cilene. Rianalizzando a distanza di cinque anni i dati raccolti dalle antenne di Alma, un team di nove astrofisici guidato da Maciek Wielgus del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, in Germania, si è imbattuto nelle tracce di “qualcosa” che si muove in senso orario a velocità pazzesca nei pressi del buco nero.

«Secondo noi, quella che vediamo è una bolla di gas bollente che sfreccia attorno a Sagittarius A* percorrendo un’orbita simile per dimensioni a quella di Mercurio attorno al Sole, ma compiendo una rivoluzione completa in circa 70 minuti. Ciò richiede una velocità strabiliante, pari a circa il 30 per cento della velocità della luce», dice Wielgus, primo autore dell’articolo che riporta il risultato, pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysics.

Ciriaco Goddi, ricercatore all’Università di Cagliari, qui nella data room di Alma all’epoca della campagna osservativa di Sgr A* del 2017. Crediti: C. Goddi

Un’osservazione estremamente complessa da realizzare, questa delle bolle di gas bollente, resa possibile non solo dall’eccezionale sensibilità di Alma ma anche da una meritata dose di fortuna: appena poche ore prima che iniziasse a osservarlo Alma, il telescopio spaziale Chandra della Nasa aveva rilevato un bagliore di radiazione X – un flare, appunto – dal buco nero. «L’11 aprile del 2017», ricorda infatti a Media Inaf uno dei coautori dello studio, l’astrofisico Ciriaco Goddi dell’Università di Cagliari, che in quel periodo si trovava proprio in Cile a osservare con Alma, «c’è stato un flare nei raggi X, e la nostra curva di luce Alma ha rivelato un segnale compatibile con un hot spot. Quindi abbiamo potuto collegare i due fenomeni per la prima volta a un meccanismo noto come riconnessione magnetica».

L’ipotesi dei ricercatori è che gli hot spot – potremmo tradurli come “punti caldi” – rilevati da Alma, ai quali fa riferimento Goddi, siano una manifestazione dello stesso fenomeno fisico all’origine dei flare osservati da Chandra in banda X: emissioni che, quando si raffreddano, diventano visibili a lunghezze d’onda più lunghe, come appunto le microonde e le onde radio alle quali sono sensibili Alma e gli altri radiotelescopi che formano Eht. Averli ora osservati in entrambe le regioni dello spettro elettromagnetico conferma uno scenario da tempo contemplato dagli astrofisici: all’origine di questi flare ci sarebbero interazioni magnetiche in atto nel gas caldo in orbita stretta attorno al buco nero.

«Le nostre osservazioni offrono un indizio per ricostruire la geometria di questo processo», aggiunge un’altra delle coautrici dello studio, l’astrofisica Monika Mościbrodzka della Radboud University. «I nuovi dati sono estremamente utili per arrivare a un’interpretazione teorica di questi eventi».

In particolare, poiché Alma consente agli astronomi di studiare l’emissione radio polarizzata di Sagittarius A*, che può essere utilizzata per svelare il campo magnetico del buco nero, il team ha utilizzato queste osservazioni anche per arrivare a stabilire vincoli più forti – rispetto alle osservazioni precedenti – sulla forma del campo magnetico che avvolge il nostro buco nero, aiutando così gli astronomi a scoprirne la natura e l’ambiente che lo circonda.

Nicola Marchili, ricercatore all’Inaf – Istituto di radioastronomia di Bologna. Crediti: N. Marchili/Inaf-Ira

«La radiazione polarizzata», spiega a Media Inaf un altro coautore dello studio, Nicola Marchili dell’Istituto nazionale di astrofisica, «porta con sé informazioni che permettono di identificare e modellare regioni di emissione notevolmente più piccole dell’effettiva risoluzione del telescopio. Questo risultato ribadisce la straordinaria importanza delle osservazioni polarimetriche con Alma, come già dimostrato, in precedenza, per M87, l’altro buco nero supermassiccio osservato con l’Event Horizon Telescope».

«La vera novità è che tali bagliori erano finora chiaramente presenti solo nelle osservazioni a raggi X e infrarossi di Sagittarius A*. Qui vediamo per la prima volta un’indicazione molto forte a sostegno del fatto che i punti caldi orbitanti sono presenti anche nelle osservazioni radio», conclude Wielgus. «Speriamo un giorno di poter affermare con fiducia che “sappiamo” cosa sta accadendo su Sagittarius A*».

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