La prima immagine di un getto di materia espulso da un buco nero

 

 

Per la prima volta alcuni astronomi hanno osservato, nella stessa immagine, l’ombra del buco nero al centro della galassia M87 e il potente getto da esso espulso.

 

 

Un’immagine unica: un buco nero supermassiccio e il getto di materia che espelle fino oltre la galassia che lo ospita.

Protagonista, ancora lui: il buco nero al centro della galassia M87, a 55 milioni di anni luce da noi nella costellazione della Vergine.

Questo mostruoso oggetto oggetto da 6 miliardi e oltre di masse solari è stato il primo, storico, buco nero a essere “fotografato” e mostrato al mondo nel 2019.

Adesso gli astronomi hanno aggiunto un altro pezzo che compone il puzzle per risolvere l’enigma sui buchi neri al centro delle galassie: come fanno sparare nello spazio potenti getti di materia (quella che attraggono verso di loro con straordinaria forza) con energie elevatissime e che si proiettano al di fuori della galassia stessa.

Per la prima volta, il buco nero e il suo getto sono stati fotografati contemporaneamente e nella stessa immagine.

Le osservazioni sono state effettuate nel 2018 con i telescopi del GMVA (Global Millimeter VLBI Array, formato da 14 radiotelescopi in Europa e Nord America), di ALMA (‘Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), di cui l’ESO è partner, e del GLT (Greenland Telescope), che formano una rete di radiotelescopi sparsi in tutto il mondo che lavora insieme come un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra. Una rete così grande può distinguere dettagli minutissimi nella regione attorno al buco nero di M87.

Grazie a questa nuova immagine, gli astronomi sperano di capire meglio come riescano i buchi neri a lanciare getti così energetici.

Mentre la materia orbita intorno al buco nero, si riscalda ed emette luce. Il buco nero distorce e cattura parte di questa luce, creando una struttura ad anello intorno al buco nero visibile dalla Terra.

La zona scura al centro dell’anello è l’ombra del buco nero, ripresa per la prima volta dall’EHT (Event Horizon Telescope o Telescopio dell’Orizzonte degli Eventi) nel 2017.

Sia questa nuova immagine che quella di EHT combinano i dati ottenuti da diversi radiotelescopi in tutto il mondo, ma l’immagine pubblicata oggi mostra la luce radio emessa a una lunghezza d’onda maggiore di quella di EHT: 3,5 mm invece di 1,3 mm.

“A questa lunghezza d’onda, possiamo vedere come il getto emerge dall’anello di emissione intorno al buco nero supermassiccio centrale“, conferma Thomas Krichbaum del Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

La dimensione dell’anello come osservata dalla rete GMVA è circa il 50% più grande rispetto all’immagine dell’EHT. “Per comprendere l’origine fisica di questo anello più grande e più spesso, abbiamo dovuto utilizzare simulazioni numeriche per verificare diversi scenari“, spiega Keiichi Asada dell’Academia Sinica di Taiwan.

I risultati suggeriscono che la nuova immagine rivela una maggior quantità di materiale in caduta verso il buco nero rispetto a quanto sia osservabile con l’EHT.

ALMA è costituito da 66 antenne ubicate nel deserto cileno di Atacama e ha svolto un ruolo chiave in queste osservazioni. I dati raccolti da questi telescopi sparsi in tutto il mondo vengono combinati utilizzando una tecnica chiamata interferometria, che sincronizza i segnali presi da ogni singola struttura.

Ma per catturare adeguatamente la vera forma di un oggetto astronomico è importante che i telescopi siano ben distribuiti su tutta la Terra.

I telescopi di GMVA sono per lo più allineati da est a ovest, quindi l’aggiunta di ALMA nell’emisfero australe si è rivelata essenziale per catturare l’immagine del getto e dell’ombra del buco nero di M87.

“Grazie all’ubicazione e alla sensibilità di ALMA, abbiamo potuto rivelare l’ombra del buco nero e nello stesso tempo vedere più in profondità l’emissione del getto“, spiega Lu.

Le prossime osservazioni con questa rete di telescopi continueranno a svelarci come i buchi neri supermassicci possano lanciare potenti getti.

“Abbiamo in programma di osservare la regione intorno al buco nero al centro di M87 a diverse lunghezze d’onda nella banda radio per studiare ulteriormente l’emissione del getto“, racconta Eduardo Ros del Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Le osservazioni simultanee dovrebbero permettere al gruppo di lavoro di districare i complicati processi che avvengono vicino al buco nero supermassiccio. “I prossimi anni saranno entusiasmanti, poiché potremo imparare di più su ciò che accade nei pressi di una delle regioni più misteriose dell’Universo“,

 

 

Crediti: R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)