La rete Event Horizon Telescope ha catturato la seconda immagine diretta in assoluto di un buco nero, chiamato Sagittarius A*, al centro della Via Lattea.
I radioastronomi hanno ripreso il super massiccio buco nero al centro della Via Lattea. È solo la seconda immagine diretta in assoluto di un buco nero, dopo che la stessa squadra ha svelato un’immagine storica di un buco nero più distante nel 2019.
I risultati tanto attesi, presentati il 12 maggio dalla collaborazione Event Horizon Telescope (EHT), mostrano un’immagine che ricorda quella precedente, con un anello di radiazione che circonda un disco più scuro delle dimensioni esattamente previste dalle osservazioni indirette e da Albert Einstein teoria della gravità
“Oggi, proprio in questo momento, abbiamo prove dirette che questo oggetto è un buco nero”, ha detto l’astrofisica Sara Issaoun dell’Harvard Smithsonian Center for Astrophysics in una conferenza stampa a Garching, in Germania.
“Ci stiamo lavorando da così tanto tempo, ogni tanto devi darti un pizzicotto e ricordare che questo è il buco nero al centro del nostro Universo”, ha affermato Katie Bouman, ricercatrice di immagini computazionali ed ex membro del team EHT in una conferenza stampa a Washington, DC. “Voglio dire, cosa c’è di più bello che vedere il buco nero al centro della Via Lattea?”
Osservazioni di buchi neri
Durante cinque notti nell’aprile 2017, la collaborazione EHT ha utilizzato otto diversi osservatori in tutto il mondo per raccogliere dati sia dal buco nero della Via Lattea – chiamato Sagittario A* dalla costellazione in cui si trova – sia da quello al centro della galassia M87, chiamata M87*.
I luoghi di osservazione andavano dalla Spagna al Polo Sud e dal Cile alle Hawaii e sommavano fino a quasi quattro petabyte (4.000 terabyte) di dati, che erano troppi per essere inviati su Internet e dovevano essere trasportati in aereo su dischi rigidi .
I ricercatori dell’EHT hanno svelato la loro immagine di M87* nel 2019, mostrando la prima prova diretta di un orizzonte degli eventi, la superficie sferica che avvolge l’interno di un buco nero.
Ma i dati del Sagittario A* erano più difficili da analizzare. I due buchi neri hanno all’incirca la stessa dimensione apparente nel cielo, perché M87* è quasi 2.000 volte più lontano ma anche circa 1.600 volte più grande. Ciò significa anche che tutte le macchie di materia che ruotano attorno a M87* coprono distanze molto più grandi – più grandi dell’orbita di Plutone attorno al Sole – e la radiazione che emettono è essenzialmente costante su scale temporali brevi. Ma il Sagittario A* può cambiare rapidamente anche nelle poche ore che l’EHT lo osserva ogni giorno. “In M87* abbiamo visto pochissime variazioni in una settimana”, afferma Heino Falcke, astrofisico della Radboud University di Nijmegen, nei Paesi Bassi, e co-fondatore della collaborazione EHT. “Sagittarius A* varia su scale temporali da 5 a 15 minuti.”
A causa di questa variabilità, il team EHT ha generato non un’immagine del Sagittario A*, ma migliaia, e l’immagine svelata oggi è il risultato di molte elaborazioni. “Facendo una media insieme siamo in grado di enfatizzare le caratteristiche comuni”, ha affermato José Gómez, membro dell’EHT dell’Istituto andaluso di astrofisica di Granada, in Spagna. Il prossimo obiettivo del progetto è generare un filmato del buco nero per saperne di più sulle sue proprietà fisiche, ha affermato Feryal Özel, astrofisico dell’Università dell’Arizona a Tucson.
Il team EHT ha condotto simulazioni di supercomputer per confrontare i propri dati e ha concluso che il Sagittario A* sta probabilmente ruotando lungo un asse che punta all’incirca lungo la linea di vista della Terra. La direzione di quella rotazione è antioraria, ha detto Gómez.
“Quello che mi fa impazzire è che lo stiamo vedendo di fronte”, afferma Regina Caputo, astrofisica del NASA-Goddard Space Flight Center di Greenbelt, nel Maryland. Il telescopio spaziale Fermi Gamma-Ray della NASA, con cui Caputo lavora, aveva precedentemente rilevato gigantesche caratteristiche luminose sopra e sotto il centro della galassia, che potrebbero essere state prodotte dal Sagittario A* durante periodi di intensa attività in passato. Ma quelle caratteristiche, note come bolle di Fermi , sembrerebbero richiedere alla materia di ruotare attorno al buco nero di taglio come si vede dalla Terra, piuttosto che di fronte.
Oggetto estremamente massiccio
I primi indizi dell’esistenza del Sagittario A* sono stati visti negli anni ’70, quando i radioastronomi scoprirono una sorgente radio apparentemente puntiforme nella regione centrale della Galassia.
La fonte si è rivelata insolitamente debole, più debole di una stella media. Tuttavia, le osservazioni durate decenni dei movimenti delle stelle vicine hanno rivelato che l’oggetto era estremamente massiccio. I più recenti hanno misurato che è 4,15 milioni di volte la massa del Sole, dare o prendere lo 0,3%. Questi calcoli, effettuati monitorando come le stelle orbitano attorno al Sagittario A*, hanno fornito prove evidenti che la radiosorgente è così massiccia e densa da non poter essere altro che un buco nero e hanno fatto guadagnare ad Andrea Ghez e Reinhard Genzel una quota del Premio Nobel 2020 in Fisica . (L’immagine EHT mostra che il buco nero pesa circa 4 milioni di masse solari, il che è coerente con quelle stime precedenti, sebbene non così preciso).
Il Sagittario A* è praticamente invisibile ai telescopi ottici, a causa della polvere e del gas sul disco galattico. Ma a partire dagli anni ’90, Falcke e altri si sono resi conto che l’ombra del buco nero poteva essere abbastanza grande da essere ripresa con brevi onde radio, che possono perforare quel velo. Ma per farlo, calcolano i ricercatori, sarebbe necessario un telescopio delle dimensioni della Terra. Fortunatamente, la tecnica chiamata interferometria potrebbe aiutare. Implica il puntamento simultaneo di più telescopi lontani sullo stesso oggetto. In effetti, i telescopi funzionano come se fossero frammenti di una grande parabola.
I primi tentativi di osservare il Sagittario A* con l’interferometria utilizzavano onde radio relativamente lunghe, 7 millimetri, e osservatori a poche migliaia di chilometri di distanza. Tutti gli astronomi potevano vedere un punto sfocato.
I team di tutto il mondo hanno quindi perfezionato le loro tecniche e adattato alcuni importanti osservatori in modo da poterli aggiungere alla rete. In particolare, un gruppo guidato da Shep Doeleman dell’Università di Harvard a Cambridge, Massachusetts, ha adattato il South Pole Telescope e l’Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) in Cile da 1,4 miliardi di dollari per svolgere il lavoro. Nel 2008, il team di Doeleman ha anche condotto le prime osservazioni alla lunghezza d’onda di 1,3 millimetri, tecnicamente più impegnativa.
Poi, nel 2015, i gruppi hanno unito le forze come collaborazione EHT. La loro campagna di osservazione del 2017 è stata la prima a coprire distanze abbastanza lunghe da risolvere dettagli delle dimensioni del Sagittario A*.
Progetti futuri
L’EHT ha raccolto più dati nel 2018 ma ha annullato le campagne di osservazione pianificate nel 2019 e nel 2020. Ha ripreso le osservazioni nel 2021 e nel 2022, con una rete migliorata e strumenti più sofisticati.
Remo Tilanus, un membro EHT presso l’Università dell’Arizona a Tucson, afferma che le ultime osservazioni del team, a marzo, hanno registrato segnali a una velocità doppia rispetto al 2017, il che dovrebbe aiutare ad aumentare la risoluzione delle immagini risultanti.
I ricercatori sperano anche di scoprire se il Sagittario A* ha i getti. Molti buchi neri, incluso M87*, mostrano due fasci di materia che escono rapidamente in direzioni opposte, presumibilmente a causa dell’intenso riscaldamento del gas in caduta. Il Sagittario A* potrebbe aver avuto grandi getti in passato, come suggeriscono nubi di materia riscaldate sopra e sotto il centro galattico. I suoi jet sarebbero ora molto più deboli, ma la loro presenza potrebbe comunque rivelare dettagli importanti sulla storia della nostra Galassia.
“Questi getti possono inibire o indurre la formazione stellare, possono spostare gli elementi chimici in giro” e influenzare l’evoluzione di un’intera galassia, afferma Falcke. “E ora stiamo guardando dove sta succedendo.”
Fonte: Nature
