La Struttura a Doppia Elica del Getto di M87

08 Dic 2021 La Struttura a Doppia Elica del Getto di M87

Utilizzando il Very Large Array gli astronomi hanno scoperto che il plasma nel getto espulso dal cuore della galassia ellittica gigante Messier 87 percorre nello spazio una doppia elica, simile alla struttura del DNA, allontanandosi dal buco nero centrale fino a 3.300 anni luce di distanza. L’insolita struttura sarebbe dovuta a interazioni tra instabilità nel flusso di materiale all’interno del getto e i forti campi magnetici.

“Realizzando immagini ad alta qualità della galassia Messier 87 con il VLA, a varie differenti lunghezze d’onda in banda radio, siamo riusciti a rivelare la struttura tridimensionale del campo magnetico nel getto per la prima volta”, afferma Alice Pasetto of the National Autonomous University of Mexico, a guida dello studio. “Il materiale in questo getto percorre una doppia elica, simile alla struttura del DNA”. M87 è una gigantesca galassia ellittica situata a circa 55 milioni di anni luce da noi. Nel suo centro si annida un mostruoso buco nero 6,5 miliardi di volte più massiccio del Sole, protagonista della famosa “prima immagine di un buco nero” realizzata nel 2019 dalla collaborazione Event Horizon Telescope (EHT). M87 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, viene creato dal disco di materiale in rotazione attorno al buco nero supermassiccio e si allontana 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.

Nell’immagine il getto radio di M87 ripreso dal VLA, lungo circa 8.000 anni luce. L’immagine mostra chiaramente la struttura elicoidale nella parte interna del getto, che ha origine nel punto brillante visibile a sinistra, nel cuore della galassia Credit: Pasetto et al., Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

All’inizio di quest’anno nuove immagini della collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) hanno mappato il campo magnetico nelle vicinanze dell’orizzonte degli eventi del buco nero. Il team ha utilizzato il Very Large Array per rivelare dettagli del campo magnetico, tracciando la polarizzazione delle onde radio e misurando la forza del campo magnetico in parti differenti del getto. Le osservazioni hanno prodotto immagini molto dettagliate del getto stesso. “I campi magnetici elicoidali erano previsti nelle vicinanze del buco nero, e si riteneva già che giocassero un ruolo molto importante nell’incanalare il materiale in uno getto stretto, ma non ci si aspettava di scoprire un campo elicoidale così forte e così esteso”, afferma Jose M. Marti, dell’Università di Valencia.

La teoria prevede che il campo magnetico si indebolisca con l’aumentare della distanza dal buco nero. Tuttavia, secondo gli scienziati, le instabilità nel flusso di materiale all’interno del getto possono rendere il campo magnetico più ordinato alle distanze osservabili nelle immagini del VLA. L’instabilità produce regioni di pressione più elevata che comprime anche le linee di campo magnetico. Gli astronomi ritengono che questa interazione tra instabilità nel flusso e campo magnetico sia il fattore che produce le strutture a doppia elica rivelate dalle osservazioni. Se questo avviene nel getto di M87, è probabile che si verifichi anche in strutture analoghe presenti in altre galassie nell’Universo. “M87 è relativamente vicina a noi e il suo getto è molto potente, il che la rende un ottimo obiettivo da studiare. Gli indizi che possiamo ricavare da questa galassia possono aiutare gli astronomi a comprendere questo fenomeno molto importante e diffuso nell’Universo”, conclude Jose L. Gomez, tra gli autori dello studio, pubblicato su Astrophysical Journal Letters.

Nell’immagine rappresentazione artistica di un buco nero attivo
Image credit: NASA/JPL-Caltech

https://public.nrao.edu/news/helix-structure-in-jet/

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