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Gli astronomi scoprono una bolla di gas bollente nel buco nero supermassiccio della Via Lattea

Un’immagine fissa del buco nero supermassiccio Sagittarius A*, come si vede dalla Event Horizon Collaboration (EHT), con un’illustrazione che mostra dove la modellazione dei dati ALMA prevede l’hotspot e la sua orbita attorno al buco nero.


Foto: EHT Collaboration, ESO / M. Kornmesser (Ringraziamenti: M. Wielgus)

Utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), gli astronomi hanno visto i segni di un punto caldo in orbita attorno al Sagittario A*, il buco nero al centro della nostra Via Lattea. Questa scoperta ci fornisce ulteriori informazioni sull’ambiente sconcertante e dinamico di questo buco nero supermassiccio. “Pensiamo di vedere una bolla di gas caldo qui in orbita attorno a Mercurio attorno al Sagittario A*, compiendo un’orbita completa in circa settanta minuti.

Ciò significa che si sta muovendo a circa il trenta percento della velocità della luce: una velocità sorprendente! e astrofisica. Le osservazioni sono state effettuate utilizzando il radiotelescopio ALMA nelle Ande cilene, di proprietà dell’Osservatorio europeo meridionale (ESO) durante la campagna collaborativa dell’Event Horizon Telescope (EHT) per l’immagine dei buchi neri. Nell’aprile 2017, l’EHT ha collegato otto radiotelescopi dislocati in tutto il mondo, incluso ALMA, fornendo la prima immagine in assoluto del Sagittario A*. Per calibrare i dati EHT, Wielgus e colleghi, membri della EHT Collaboration, hanno utilizzato i dati ALMA ottenuti contemporaneamente alle osservazioni EHT del Sagittario A*. Con sorpresa del team, le misurazioni di ALMA contenevano più indizi sulla natura del buco nero.

Per caso, alcune osservazioni sono state fatte poco dopo che l’energia dei raggi X è stata emessa dal centro della nostra galassia, che è stata individuata dal telescopio spaziale Chandra della NASA. Tali eruzioni, precedentemente osservate dai telescopi a raggi X e infrarossi, sono associate ai cosiddetti “punti caldi”: bolle di gas caldo che vorticano intorno al buco nero ad alta velocità. Ciò che è veramente nuovo e interessante è che finora tali fiamme possono essere viste chiaramente solo nelle osservazioni a raggi X e infrarossi dell’arco A*. Qui vediamo per la prima volta un’indicazione molto forte che gli hotspot rotanti possono essere osservati anche a lunghezze d’onda radio, afferma Wilgus, che appartiene anche al Nicolaus Copernicus Astronomical Center in Polonia e alla Black Hole Initiative dell’Università di Harvard (USA).

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“Questi hotspot osservati a lunghezze d’onda infrarosse sono probabilmente una manifestazione dello stesso fenomeno fisico: quando gli hotspot a infrarossi si raffreddano, diventano spontaneamente visibili a lunghezze d’onda più lunghe, come quelle osservate da ALMA ed EHT”, aggiunge Jesse Voss, un Ph.D. Uno studente della Radboud University è stato coinvolto in questa ricerca. Si sospetta da tempo che le eruzioni siano il risultato di interazioni magnetiche nel gas surriscaldato in orbita attorno all’arco A* e nuovi risultati lo confermano. “Ora abbiamo trovato forti indicazioni di un’origine magnetica per queste eruzioni e le nostre osservazioni ci danno un’indicazione dell’ingegneria del processo. I nuovi dati sono molto utili per costruire una spiegazione teorica di questi eventi”, afferma la coautrice Monika Mościbrodzka della Radboud University.

ALMA consente agli astronomi di esaminare l’emissione radio polarizzata del Sagittario A*, che può essere utilizzata per esporre il campo magnetico del buco nero. In combinazione con modelli teorici, il team ha utilizzato queste osservazioni per saperne di più sulla formazione dell’hotspot e sull’ambiente in cui è coinvolto, compreso il campo magnetico attorno all’arco A*. La loro ricerca impone limiti più forti alla forma di questo campo magnetico rispetto alle osservazioni precedenti e sta aiutando gli astronomi a decifrare la natura del nostro buco nero e dei suoi dintorni. Le osservazioni confermano alcune precedenti scoperte fatte dallo strumento GRAVITY sul Very Large Telescope (VLT) dell’ESO, che monitora la radiazione infrarossa. Sia i dati GRAVITY che quelli di ALMA indicano che le esplosioni si verificano in un ammasso di gas in orbita attorno al buco nero a circa il 30 percento della velocità della luce, con l’orbita dell’hotspot più o meno perpendicolare alla nostra linea di vista.

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“In futuro, dovremmo essere in grado di tracciare gli hotspot attraverso osservazioni coordinate sia con GRAVITY che con ALMA a frequenze diverse: se questo progetto avrà successo, sarà davvero una pietra miliare nella nostra comprensione della fisica delle esplosioni al centro del Milky Way.” , afferma Ivan Marti Vidal dell’Università di Valencia in Spagna e coautore dello studio. Il team spera anche di osservare direttamente l’agglomerazione di gas orbitale con l’EHT, avvicinarsi sempre di più al buco nero e saperne di più. “Spero che un giorno saremo in grado di dire con sicurezza che ‘sappiamo’ cosa sta succedendo nell’arco A*”, conclude Wilgus.

fonte: ESO