09 Gen 2020 I getti iperveloci del famoso buco nero
Grazie ai dati dell’osservatorio a raggi X Chandra della NASA gli scienziati hanno scoperto che le particelle che compongono i getti del buco nero nel cuore della galassia Messier 87 viaggiano a velocità superiori al 99 percento di quella della luce. Il buco nero, la cui massa è ben 6,4 miliardi di volte quella del Sole, è noto per essere stato immortalato recentemente dall’Event Horizon Telescope (EHT).
M87, situata a circa 55 milioni di anni luce dalla Terra, viene studiata dagli astronomi da oltre un secolo, ed è stata ripresa da molteplici telescopi, tra cui Hubble, Chandra e NuSTAR. Nel 1918 l’astronomo Heber Curtis fu il primo a notare “un raggio rettilineo” che si estendeva dal centro della galassia. Il getto luminoso è visibile in varie lunghezze d’onda, dalla banda radio ai raggi X, ed è creato dal disco di materiale in rotazione attorno al buco nero supermassiccio, allontanandosi dal cuore galattico in opposte direzioni. Quando le particelle nel getto ad alta velocità impattano sul mezzo interstellare, vanno a creare onde d’urto che irradiano in molteplici lunghezze d’onda.
In questa immagine viene rappresentato il getto osservato da Chandra, che si allunga per circa 18.000 anni luce. Gli addensamenti di materiale che emette in banda X sono dovuti al fatto che il materiale ricade nel buco nero in modo sporadico, provocando emissioni irregolari. Gli inserti mostrano le osservazioni di Chandra riprese nel 2012 e nel 2017 di una piccola regione vicina alla base del getto. La luminosità di uno degli addensamenti si è affievolita tra il 2012 e il 2017. Image credit: NASA/CXC/SAO/B. Snios et al.
Ora, utilizzando osservazioni in banda X di Chandra, i ricercatori hanno scoperto che alcune parti del getto si spostano a velocità molto prossime a quella della luce. “Questa è la prima volta in cui abbiamo scoperto queste velocità estreme nel getto di un buco nero, utilizzando osservazioni in banda X”, spiega Ralph Kraft del Center of Astrophysics dell’Harvard & Smithsonian (CfA) a Cambridge. Dal momento che il disco di accrescimento del buco nero espelle il plasma che va a formare il getto in maniera irregolare, nei getti stessi si formano addensamenti di materia che possono essere identificati da Chandra. I ricercatori hanno utilizzato dati raccolti dal 2012 al 2017 per tracciare il moto di due addensamenti all’interno del getto, situati a 900 e 2.500 anni luce di distanza dal buco nero. I dati evidenziano un moto con velocità apparenti 6,3 volte quella della luce per l’addensamento più vicino al buco nero e 2,4 volte quella della luce per l’addensamento più distante.
“Una delle leggi inderogabili della fisica e che nulla può muoversi più velocemente della luce”, spiega il coautore Brad Snios. “Non siamo venuti meno a questa legge, ma abbiamo scoperto un esempio entusiasmante di un fenomeno chiamato moto superluminale”. Tale fenomeno è una sorta di “illusione ottica” e avviene quando le particelle viaggiano a velocità prossime a quella della luce lungo una direzione molto vicina alla nostra linea visuale. Mentre si muove verso di noi ad altissima velocità, il getto continua ad emettere luce, che impiegherà meno tempo a raggiungere la Terra, in quanto il getto nel frattempo si è molto avvicinato a noi. La velocità risultante apparirà superluminale, pur non essendo realmente.
Il team ha inoltre osservato che la luce emessa dall’addensamento più vicino al buco nero si è affievolita del 70 percento tra il 2012 e il 2017. Tale calo di luminosità è dovuto probabilmente alla perdita di energia delle particelle a causa della radiazione prodotta durante il loro spiraleggiare lungo le linee di campo magnetico. “Il nostro lavoro fornisce la più chiara evidenza che le particelle del getto di M87 viaggiano a velocità vicine al limite cosmico”, afferma Snios. I dati di Chandra sono in eccellente accordo con quelli dell’EHT: la dimensione dell’anello circostante il buco nero, osservato dall’Event Horizon Telescope, è un centinaio di milioni di volte inferiore alla dimensione del getto individuato da Chandra. I dati di Chandra, inoltre, si concentrano su materiale espulso dai dintorni del buco nero centinaia di migliaia di anni prima rispetto al materiale immortalato dalla rete di osservatori dell’Event Horizon Telescope.
Nell’immagine illustrazione artistica del buco nero in M87 e del suo getto
Credit: NASA/CXC/M.Weiss
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