06 Nov 2021 Il Buco Nero di Messier 87 Sotto Indagine
Un team internazionale di astronomi ha realizzato un dettagliato modello tridimensionale tramite supercomputer della regione circostante il gigantesco buco nero nel cuore di Messier 87, protagonista nel 2019 della famosa “prima immagine di un buco nero”. I risultati corrispondono straordinariamente alle osservazioni dei telescopi, rivelando che il plasma espulso nell’immenso getto relativistico è altamente magnetizzato e il buco nero ruota in modo incredibilmente veloce. I dati costituiscono inoltre un’ulteriore conferma delle previsioni della Relatività Generale di Einstein.
La galassia Messier 87 (M87) si trova a 55 milioni di anni luce da noi, nella Costellazione della Vergine. È una galassia gigantesca, con una popolazione di 12.000 ammassi stellari globulari che le orbitano attorno e un vorace buco nero con massa 6,5 miliardi di volte quella del Sole al suo centro. Nel 2019 la collaborazione internazionale Event Horizon Telescope ha realizzato quella che è stata definita la “prima immagine di un buco nero” osservando proprio il buco nero supermassiccio nel cuore di M87. 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.
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, si allontana dal nucleo galattico in opposte direzioni ed è creato dal disco di materiale in rotazione attorno al buco nero supermassiccio. 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.
Il getto di plasma espulso dal centro di M87 viaggia a velocità prossime a quella della luce, percorrendo scale di lunghezza dell’ordine di migliaia di anni luce. L’energia terrificante necessaria per alimentare questo getto relativistico ha origine dalla potenza gravitazionale del buco nero, ma il modo esatto in cui il getto si viene a formare e il perché rimanga così stabile su distanze immense sono questioni ancora non ben comprese. La regione centrale di M87 attrae materiale che ruota in un disco lungo orbite sempre più ristrette, fino a che non viene divorato dal buco nero. Il getto viene lanciato dal centro del disco di accrescimento che circonda l’oscuro oggetto. Ora un team internazionale di astronomi ha modellato questa regione estrema con notevole dettaglio.
Il team ha utilizzato sofisticate simulazioni tridimensionali tramite supercomputer, ottenendo come risultato un modello in cui i valori calcolati per temperatura, densità di materia e campi magnetici corrispondono straordinariamente bene con quelli dedotti dalle osservazioni astronomiche. Su queste basi, gli scienziati sono stati in grado di tracciare il moto completo dei fotoni nello spaziotempo curvato della regione più interna del getto e di convertirlo in immagini radio. In seguito hanno confrontato le immagini modellate a computer con osservazioni del getto realizzate utilizzando numerosi radiotelescopi e satelliti negli ultimi trent’anni. “Il nostro modello teorico dell’emissione elettromagnetica e della morfologia del getto di M87 corrisponde sorprendentemente bene con le osservazioni in banda radio, ottica e infrarossa. Questo vuol dire che il buco nero supermassiccio in M87 è probabilmente altamente rotante e che il plasma è fortemente magnetizzato nel getto, accelerando particelle su scale di migliaia di anni luce”, spiega Alejandro Cruz-Osorio, a guida dello studio.
“Il fatto che le immagini ricavate dal modello siano così simili alle osservazioni astronomiche è un’altra conferma importante del fatto che la Teoria della Relatività Generale di Einstein è la spiegazione più precisa e naturale dell’esistenza dei buchi neri supermassicci al centro delle galassie. Se c’era ancora spazio per spiegazioni alternative, le scoperte del nostro studio hanno reso questo spazio molto più ridotto”, aggiunge Luciano Rezzolla, della Goethe University Frankfurt. Lo studio è pubblicato su Nature Astronomy.
Nell’immagine illustrazione artistica del buco nero in M87 e del suo getto
Credit: NASA/CXC/M.Weiss
https://phys.org/news/2021-11-jet-giant-galaxy-m87-black.html
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