Astronomia: le osservazioni più dettagliate del materiale in orbita vicino a un buco nero

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Lo strumento GRAVITY dell’ESO installato sul VLTI (l’interferometro del Very Large Telescope) è stato usato dai ricercatori di un consorzio di istituti europei, tra cui l’ESO [1], per osservare lampi di radiazione infrarossa provenienti dal disco di accrescimento intorno a Sagittarius A*, l’oggetto massiccio nel cuore della Via Lattea. I lampi osservati forniscono la conferma, da lungo attesa, che l’oggetto al centro della nostra galassia è veramente, come da lungo ipotizzato, un buco nero supermassiccio. I lampi hanno origine nel materiale che orbita molto vicino all’orizzonte degli eventi del buco nero – rendendo queste le osservazioni più dettagliate mai fatte di materiale in orbita così vicino a un buco nero.

Nell’immagine vediamo la parte centrale della nostra Galassia, la Via Lattea, come la riprende nel vicino infrarosso lo strumento NACO del VLT (Very Large Telescope) dell’ESO. Gli astronomi, seguendo per 16 anni i moti delle stelle al centro dell’immagine, hanno potuto determinare la massa del Buco Nero che si nasconde proprio nel centro galattico. Credit: ESO/S. Gillessen et al.

Mentre parte della materia nel disco di accrescimento – la cintura di gas in orbita intorno a Sagittarius A* a velocità relativistiche [2] – può orbitare intorno al buco nero in tutta sicurezza, tutto ciò che si avvicina troppo è destinato a essere attirato al di là dell’orizzonte. Il punto più vicino a un buco nero in cui della materia possa orbitare senza essere irresistibilmente attratta verso l’interno dall’immensa massa è noto come l’orbita stabile più interna, e da qui hanno origine i brillamenti osservati.

È sconvolgente osservare il materiale che orbita intorno a un buco nero massiccio al 30% della velocità della luce“, si meraviglia Oliver Pfuhl, uno scienziato dell’MPE. “La straordinaria sensibilità di GRAVITY ci ha permesso di osservare i processi di accrescimento in tempo reale, con un dettaglio senza precedenti.

Queste misure sono state possibili solo grazie alla collaborazione internazionale e alla strumentazione all’avanguardia utilizzata [3]. Lo strumento GRAVITY che ha reso possibile questo risultato combina la luce di quattro telescopi del VLT dell’ESO per creare un super-telescopio virtuale di 130 metri di diametro ed è già stato utilizzato per sondare la natura di Sagittarius A*.

Questo grafico mostra l’ubicazione della zona in cui si trova Sagittarius A* – la casa del buco nero è indicata da un cerchio rosso nella costellazione del Sagittario. La mappa mostra la maggior parte delle stelle visibili a occhio nudo in buone condizioni osservative. Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope

All’inizio dell’anno, GRAVITY e SINFONI, un altro strumento installato sul VLT, hanno permesso allo stesso gruppo di misurare con precisione il passaggio radente della stella S2 mentre attraversava il campo gravitazionale estremo vicino a Sagittarius A* e per la prima volta ha rivelato gli effetti previsti dalla relatività generale di Einstein in un ambiente così estremo. Durante il passaggio ravvicinato di S2, è stata osservata anche una forte emissione infrarossa.

Stavamo monitorando S2 da vicino e, naturalmente, teniamo sempre d’occhio Sagittarius A*“, spiega Pfuhl. “Durante le nostre osservazioni, siamo stati abbastanza fortunati da notare tre  lampi brillanti provenienti dal buco nero – una coincidenza fortunata!

Questa emissione, da elettroni molto energici e molto vicini al buco nero, era visibile come tre brillamenti molto intensi e corrispondeva esattamente alle previsioni teoriche per i punti caldi (hot spot) in orbita vicino a un buco nero di quattro milioni di masse solari [4]. Si pensa che i brillamenti provengano da interazioni magnetiche nel gas caldissimo che orbita intorno a Sagittarius A*.

Questa panoramica in luce visibile mostra la vasta quantità di stelle nella costellazione del Sagittario, in direzione del centro della Via Lattea. L’intera immagine è piena di un enorme numero di stelle – ma molte di più rimangono nascoste dietro a nubi di polvere e vengono rivelate solo da immagini in luce infrarossa. L’immagine è stata prodotta a partire da fotografie ottenute con luce blu e rossa che fanno parte della DSS2 (Digitized Sky Survey 2). Il campo di vista è di circa 3,5 gradi x 3,6 gradi.
Crediti:
ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin and S. Guisard (www.eso.org/~sguisard)

Reinhard Genzel, del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) di Garching, in Germania, che ha guidato lo studio, ha spiegato: “È sempre stato uno dei progetti che sognavamo di completare, ma non osavamo sperare che sarebbe diventato possibile così presto.” Riferendosi all’assunzione che Sagittario A* sia un buco nero supermassiccio, Genzel ha concluso che “il risultato è una conferma clamorosa del paradigma di buco nero supermassiccio.

Note

[1] Questa ricerca è stata intrapresa da scienziati del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE), dell’Observatoire de Paris, dell’Université Grenoble Alpes, del CNRS, del Max Planck Institute for Astronomy, dell’University of Cologne, del Portuguese CENTRA – Centro de Astrofisica e Gravitação e dell’ESO.

[2] Le velocità relativistiche sono così grandi che gli effetti della Teoria della Relatività di Einstein diventano importanti. Nel caso di un disco di accrescimento intorno a Sagittarius A*, il gas si muove a circa il 30% della velocità della luce.

[3] GRAVITY è stato sviluppato da una collaborazione composta dal Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Germania), dall’osservatorio LESIA di Parigi-PSL / CNRS / Sorbonne Université / Univ. Paris Diderot e IPAG dell’Université Grenoble Alpes / CNRS (Francia), dal Max Planck Institute for Astronomy (Germania), dall’Università di Colonia (Germania), dal CENTRA-Centro de Astrofísica e Gravitação (Portogallo) e dall’ESO.

[4] La massa solare è un’unità di misura utilizzata in astronomia. È uguale alla massa della stella più vicina a noi, il Sole, e ha un valore di 1.989 × 1030 kg. Ciò significa che Sgr A* ha una massa di 1,3 milioni di milioni di volte più grande di quella della Terra.

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Si calcola una efficacia delle previsioni sul modello comparativo

–SINO AL 98% A 1 GIORNO DI DISTANZA
–SINO AL 92% A 2 GIORNI DI DISTANZA
–FINO AL 84% A 3 GIORNI DI DISTANZA

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