Rappresentazione artistica che mostra uno zoom sul flusso di accrescimento e sul getto che emerge dalla regione del buco nero in Messier 87. Crediti: Sophia Dagnello, Nrao/Aui/Nsf
Un team internazionale di scienziati, a cui partecipano anche i ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), ha utilizzato nuove osservazioni a lunghezze d’onda millimetriche per “fotografare” per la prima volta la struttura ad anello che rivela la materia che cade nel buco nero centrale, insieme al potente getto relativistico, nella prominente radiogalassia Messier 87 (M87). Le immagini mostrano l’origine del getto e il flusso di accrescimento vicino al buco nero supermassiccio centrale. Le nuove osservazioni sono state ottenute con il Global Millimeter Vlbi Array (Gmva), integrato dall’Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (Alma) e dal Greenland Telescope (Glt). L’aggiunta di questi due osservatori ha notevolmente migliorato le capacità di imaging del Gmva. I risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica Nature.
«Il buco nero al centro della galassia M87 è ben noto», ricordano Gabriele Giovannini e Marcello Giroletti dell’Inaf di Bologna, tra gli autori dello studio, «essendo il primo di cui è stata ottenuta una immagine (dal team dell’Event Horizon Telescope, Eht). Noi lo abbiamo osservato con alta sensibilità ad una lunghezza d’onda leggermente più grande (3,5 mm) e quindi più adatta a rivelare le strutture più estese della sorgente. Le immagini hanno infatti mostrato che la struttura ad anello intorno al buco nero è più estesa di quanto si credeva e che questo anello è collegato al getto relativistico visto in M87. Per la prima volta vediamo quindi il collegamento tra la materia che circonda il buco nero e la base del getto relativistico».
Immagine Gmva+Alma della regione centrale del buco nero in Messier 87 ottenuta il 14-15 aprile 2018 a una lunghezza d’onda di 3,5 mm. L’immagine grande raffigura il getto e l’anello centrale ricostruiti con il metodo Clean standard. L’inserto mostra un ingrandimento della regione interna ottenuta con il metodo Smili a super risoluzione, rivelando la forma ad anello con un diametro di 64 microarcosecondi
«In precedenza», spiega il primo autore di questa scoperta, Rusen Lu, dell’Osservatorio astronomico di Shanghai e leader del Max Planck Institute di Bonn. partner group presso l’Accademia cinese delle scienze, «avevamo visto sia il buco nero che il getto in immagini separate. Ora è come se avessimo scattato una foto panoramica del buco nero insieme al suo getto a una nuova lunghezza d’onda». Si pensa che il materiale circostante cada nel buco nero in un processo noto come accrescimento, da cui ha origine il getto ma nessuno aveva mai visto direttamente l’origine del getto.
La partecipazione di Alma e Glt alle osservazioni del Gmva e il conseguente aumento della risoluzione e della sensibilità di questa rete intercontinentale di telescopi ha reso possibile per la prima volta l’immagine della struttura ad anello in M87 alla lunghezza d’onda di 3,5 mm. Il diametro dell’anello misurato dal Gmva è di 64 microsecondi d’arco, corrispondenti alle dimensioni di un piccolo anello luminoso (13 cm) visto da un astronauta sulla Luna che guarda la Terra. Questo diametro è del 50 per cento più grande di quanto osservato dall’Event Horizon Telescope alla lunghezza d’onda di 1,3 mm, in accordo con le previsioni per l’emissione del plasma relativistico in questa regione.
L’emissione da questa regione di M87 è prodotta dall’interazione tra elettroni altamente energetici e campi magnetici, un fenomeno chiamato radiazione di sincrotrone. Le nuove osservazioni, a una lunghezza d’onda di 3,5 millimetri, rivelano maggiori dettagli sulla presenza e l’energia di questi elettroni. Ci dicono anche qualcosa sulle proprietà del buco nero, in particolare che non è molto “affamato”. Cosa vuol dire? Consuma materia a bassa velocità, convertendo solo una piccola frazione di essa in radiazioni.
I buchi neri sono la miglior macchina che conosciamo in grado di trasformare materia (la materia dell’anello) in energia (il getto relativistico espulso). Gli studi per saperne di più su Messier 87 non finiscono qui: ulteriori osservazioni e una flotta di potenti telescopi continueranno a svelarne i segreti. I radiotelescopi Inaf (Medicina, Noto, Sardinia Radio Telescope), una volta completato il potenziamento attualmente in corso, saranno in grado di collaborare a queste osservazioni a 3,5 mm, aumentandone ulteriormente la qualità.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet”, di Ru-Sen Lu et al.
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