La Prima Foto di un Buco Nero

11 Apr 2019 La Prima Foto di un Buco Nero

Per la prima volta nella storia abbiamo la prova visiva diretta di un buco nero e della sua ombra, un traguardo epocale realizzato da una rete internazionale di radiotelescopi, l’Event Horizon Telescope (EHT). I primi risultati delle osservazioni sono stati pubblicati in sei articoli su The Astrophysical Journal Letters.

Data la sua natura di oggetto estremamente denso da cui neppure la luce può sfuggire, un buco nero non può essere visto direttamente, ma il caldo disco di materiale che lo circonda brilla luminoso in banda radio, oscurato al centro dall’ombra del buco nero. La straordinaria immagine immortala il buco nero nel cuore di Messier 87 (M87), una gigantesca galassia ellittica situata a 55 milioni di anni luce dalla Terra. La massa del mostro che si annida al suo centro risulta 6,5 miliardi di volte quella del Sole. Catturare questa immagine ha visto coinvolti otto radiotelescopi terrestri sparsi per il globo, operanti insieme, come se si trattasse di un unico telescopio di dimensioni planetarie. Per integrare le scoperte dell’EHT, vari telescopi spaziali della NASA hanno osservato il buco nero utilizzando differenti lunghezze d’onda della luce. L’osservatorio Chandra, i telescopi NuSTAR e Swift hanno rivolto il loro sguardo verso il cuore di M87 nello stesso periodo dell’EHT, nell’Aprile 2017, catturando l’emissione di luce in banda X.

Anche se queste osservazioni non riprendono direttamente l’ombra del buco nero, gli astronomi hanno utilizzato i dati per confrontare i loro modelli, relativi al getto relativistico e al disco attorno al buco nero, con le osservazioni dell’EHT. Ulteriori informazioni arriveranno man mano che gli scienziati continueranno a portare avanti le analisi. Rimangono molti misteri da svelare sul comportamento dei buchi neri, ad esempio sulla formazione degli spettacolari getti che fuoriescono dai loro poli a velocità prossime a quella della luce, nonchè sui meccanismi di accrescimento del materiale nel disco. In particolare, i nuovi dati dell’osservatorio a raggi X Chandra individuano in dettaglio il getto relativistico, che si estende per oltre 1.000 anni luce dal centro di M87, già osservato da molti altri telescopi. Un addensamento di materia nel getto, chiamato HST-1 e scoperto da Hubble nel 1999, va incontro a un ciclo misterioso di aumento e calo di luminosità.

Immagine del nucleo galattico di M87 ripresa dall’osservatorio a raggi X Chandra. È evidente il getto relativistico che si estende per 1000 anni luce Credit, X-ray: NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen

Quando gli astronomi hanno iniziato a progettare di riprendere l’orizzonte degli eventi di un buco nero, la loro attenzione si è rivolta su due sorgenti: il buco nero al centro della Via Lattea, Sgr A*, e il ciclopico buco nero nel cuore di M87. Anche se Sgr A* è il più vicino a noi, si è rivelato più difficile da immortalare. La sua rapida variabilità e la sua posizione nel piano galattico, in una zona ricca di polveri e materiale interstellare, costituiscono sfide non da poco. M87 è più lontana, ma il suo buco nero “pesa” almeno un migliaio di volte più di Sgr A*, la variabilità dell’immagine è inferiore, perché il tempo scala è più lungo, e le osservazioni sono rese più agevoli dalla minor presenza di materiale interstellare lungo la linea di vista. Questi fattori hanno fatto sì che, al contrario delle aspettative di molti, la prima immagine mai ripresa di un buco nero abbia riguardato il mostro al centro di M87. Si prevedeva che l’immagine del buco nero rivelasse una regione oscura, l’ombra del buco nero stesso, circondata da un anello di emissione prodotta dai percorsi distorti della luce emessa dal materiale nel disco circostante. Le osservazioni dell’EHT confermano in modo spettacolare queste previsioni.

Ma perché la parte inferiore dell’anello è più luminosa? Man mano che il materiale in movimento veloce ruota attorno al buco nero, parte della materia viene verso di noi e subisce un effetto di amplificazione, risultando più brillante. Osservando l’asimmetria dell’anello e la direzione del getto relativistico, gli scienziati hanno dedotto che il disco è inclinato di un certo angolo, con la parte visibile in basso più vicina a noi, e che la rotazione avviene in senso orario dal nostro punto di vista. Stime precedenti della massa del buco nero di M87 variavano tra 3 e 7 miliardi di masse solari, ma grazie alle nuove osservazioni gli scienziati hanno ottenuto un valore più preciso: 6 miliardi e mezzo di masse solari, una massa che rende questo oggetto un vero titano anche nella cerchia elitaria dei buchi neri supermassicci.

Osservazioni del buco nero al centro di M87, effettuate dall’Event Horizon Telescope nell’arco di quattro giorni Credit EHT Collaboration et al 2019

Le straordinarie immagini ottenute rappresentano solo l’inizio di una nuova epoca nello studio di questi oggetti estremi. I ricercatori continueranno ad analizzare i dati, per sondare il campo magnetico e il tasso di accrescimento del buco nero. Continui miglioramenti nella tecnologia osservativa dell’EHT e nelle analisi tecniche, nonchè l’aggiunta di ulteriori telescopi, potranno portarci ad ottenere immagini a più alta risoluzione e la ripresa diretta del nostro buco nero supermassiccio, Sgr A*. Si è aperto un nuovo mondo nell’esplorazione dei buchi neri!
[ Barbara ]

Credits: Event Horizon Telescope collaboration et al.

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/black-hole-image-makes-history

First Images of a Black Hole from the Event Horizon Telescope

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