Danza di una Stella Attorno a Sagittarius A*

Danza di una Stella Attorno a Sagittarius A*

L’orbita di una stella che sfreccia rapidissima attorno al buco nero supermassiccio nel cuore della Via Lattea mostra gli effetti previsti dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein. È questa la conclusione tratta per la prima volta dagli scienziati, sulla base di osservazioni effettuate con il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO.

L’orbita della stella sta deviando dal percorso calcolato utilizzando la fisica classica di Newton, non percorrendo un’ellisse, ma disegnando man mano una sorta di fiore. Il risultato è stato reso possibile da misurazioni estremamente precise nel corso di oltre trent’anni, che hanno permesso agli astronomi di svelare alcuni misteri dell’oscuro oggetto che si nasconde nel nostro centro galattico. Nelle immediate vicinanze del buco nero supermassiccio l’ambiente è davvero estremo, devastato da possenti forze mareali e immerso in intense radiazioni elettromagnetiche

Al centro della Via Lattea, a oltre 26000 anni luce dalla Terra, si annida un buco nero supermassiccio della massa di 4 milioni di masse solari, Sagittarius A*, un mostro circondato da un piccolo gruppo di astri che orbitano ad alta velocità nel campo gravitazionale del buco nero. Si tratta di un ambiente perfetto per testare leggi fisiche, in particolare la Relatività Generale. “La Relatività Generale prevede che le orbite vincolate di un oggetto attorno ad un altro non siano chiuse, come previsto dalla gravità newtoniana, ma siano soggette a precessione lungo il piano del moto. Questo noto effetto, osservato per la prima volta nell’orbita di Mercurio attorno al Sole, ha rappresentato la prima prova della validità della teoria di Einstein. Un centinaio di anni più tardi abbiamo rilevato lo stesso effetto nel moto di una stella in orbita attorno alla radiosorgente compatta Sagittarius A* al centro della Via Lattea. Questa straordinaria conquista osservativa rafforza l’evidenza che Sagittarius A* debba essere un buco nero supermassiccio con massa 4 milioni di volte quella soalre”, spiega Reinhard Genzel, Direttore del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) a Garching, Germania.

La stella, chiamata S2, si avvicina al buco nero fino ad una distanza inferiore a 20 miliardi di chilometri, rivelandosi una delle stelle più vicine in orbita attorno al temibile oggetto. Nel suo massimo avvicinamento al buco nero, S2 sfreccia nello spazio alla velocità impressionante di 25 milioni di chilometri all’ora, pari a quasi il 3 percento della velocità della luce, completando un’orbita ogni 16 anni. “Dopo aver seguito la stella nello spazio per oltre 25 anni, le nostre misurazioni eccellenti hanno rilevato con accuratezza la precessione di Schwarzschild nel suo percorso attorno a Sagittarius A*,” afferma Stefan Gillessen, che ha guidato le analisi delle misurazioni pubblicate su Astronomy & Astrophysics.

Gran parte delle stelle e dei pianeti non hanno un’orbita circolare: si avvicinano e si allontanano dall’oggetto attorno a cui ruotano. Per quanto riguarda S2, la precessione fa sì che la posizione del punto dell’orbita più vicino al buco nero cambi ad ogni giro, in modo che l’orbita successiva risulta ruotata rispetto a quella precedente, creando una sorta di fiore. La Relatività Generale prevede perfettamente questo comportamento, e le ultime misurazioni corrispondono alla teoria. Lo studio può contribuire a una migliore comprensione del complesso ambiente attorno a un buco nero supermassiccio. “Dal momento che le misurazioni di S2 seguono così bene la Relatività Generale, possiamo porre limiti più stringenti per quanto riguarda la quantità di materia invisibile, come materia oscura o forse piccoli buchi neri, presente attorno a Sagittarius A*. Questo è di grande interesse per capire la formazione e l’evoluzione dei buchi neri supermassicci”, spiegano Guy Perrin e Karine Perraut, scienziati coinvolti nel progetto. Gli scienziati hanno intenzione di utilizzare telescopi di prossima generazione, come l’Extremely Large Telescope, in costruzione nel deserto di Atacama, per individuare altre stelle ancora più vicine al buco nero e indagare più accuratamente su caratteristiche dell’oggetto oscuro, come la sua rotazione.

Nell’immagine rappresentazione artistica dell’orbita della stella S2 attorno al buco nero
Credit: ESO

Il video artistico mostra la precessione dell’orbita della stella
Credit: ESO/L. Calcada

https://www.eso.org/public/news/eso2006/