Il super buco nero di M87 e il suo getto

In passato erano stati ripresi separatamente e mai simultaneamente

La prima immagine in asosluto che mostra sia l'ombra del buco nero sia la base del suo getto [R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)]

Ancora una volta è di scena il buco nero supermassiccio (SMBH) della galassia Messier 87 (M87) al centro dell’Ammasso della Vergine. Di quest’oggetto, nel 2019, fu presentata la prima immagine radio ottenuta attraverso tecniche interferometriche a lunghezze d’onda millimetriche dall’EHT (Event Horizon Telescope) nel 2017. Di recente, quella immagine ha subito un nuovo trattamento utilizzando complessi processi di elaborazione mediante intelligenza artificiale, diventando più nitida rispetto alla prima versione.

Con la rete GMVA, ALMA e GLT

Nonostante quell’importante successo, dal 2017 e la presentazione di quella prima immagine, gli astronomi continuano a raccogliere nuovi dati con altri sorprendenti risultati. Ora è la volta della ripresa simultanea sia dell’ombra del buco nero sia della parte iniziale del potente getto relativistico. La nuova immagine è riferita a osservazioni eseguite nel 2018 con i telescopi del GMVA (Global Millimeter VLBI Array), formato da 14 radiotelescopi in Europa e Nord America, le 66 antenne di ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) nel deserto di Atacama e del GLT (Greenland Telescope).

Rappresentazione artistica del buco nero nella galassia M87 e del suo potente getto.
[S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)]

Per la prima volta è possibile quindi dare uno sguardo alla piccola regione in cui queste strutture nascono e saperne di più sui processi che le controllano. M87 non è un’eccezione poiché gli astronomi pensano che ogni grande galassia ospiti nel suo centro un SMBH. Quello di M87, posta a 55 milioni di anni luce, ha di particolare l’essere molto massiccio e molto esteso, ma anche di avere l’asse di rotazione quasi esattamente lungo la nostra direzione di vista. Non è un dettaglio trascurabile perché permette di guardare frontalmente nell’orizzonte degli eventi con ridotte distorsioni dovute agli effetti relativistici dell’immensa gravità sulla luce. Tale prospettiva è anche favorevole per l’osservazione diretta della base del getto collimato che erutta dal disco di accrescimento.

SMBH e getto insieme

Osservare il punto in cui si forma questa struttura, era uno degli obiettivi del progetto anche per dipanare un mistero di vecchia data. La cosa più ovvia era tentare di osservare il più vicino possibile al buco nero per raccogliere preziose informazioni. La nuova immagine mostra, per la prima volta, esattamente tale regione e come la base del getto si connette con la materia che vortica intorno al SMBH. Osservazioni precedenti erano riuscite a fotografare separatamente la regione vicina al buco nero e il getto, ma mai entrambe le strutture simultaneamente.

In particolare, essa mostra sia il getto che emerge dal buco nero al centro di M87, sia l’ombra del buco nero sul disco di accrescimento rotante formato da materia riscaldata ad altissima temperatura sino allo stato di plasma.

Mappa dei radiotelescopi utilizzati per l’immagine di M87 a 3,5 millimetri nella campagna 2018 Global Millimeter VLBI Array (GMVA). 
(Helge Rottmann, MPIfR) 

Anche stavolta, gli strumenti coinvolti nel progetto GMVA hanno formato un radiotelescopio virtuale grande quanto l’intera Terra. Gli strumenti hanno osservato all’unisono, con estrema precisione, la sorgente e i dati sono stati sottoposti a una complessa analisi allo scopo di ricostruirne l’immagine. Tale tecnica è necessaria per ottenere la risoluzione angolare sufficiente per rivelare dettagli grandi quando un piattino da caffè alla distanza media della Luna!

A frequenze più basse

La nuova immagine è tuttavia riferita a una lunghezza d’onda maggiore rispetto alle osservazioni del 2017, eseguite a 1,3 mm. Quelle del 2018 furono, infatti, eseguite a 3,5 mm, lunghezza d’onda più favorevole per l’osservazione del getto e un po’ meno per l’ombra del buco nero. La dimensione dell’anello, come osservata dalla rete GMVA, è circa il 50% più grande rispetto all’immagine dell’EHT. I risultati suggeriscono una maggiore quantità di materiale in caduta rispetto a quanto osservato in precedenza.

La stessa rete punta adesso a osservare altri buchi neri utilizzando differenti lunghezze d’onda per rivelare dettagli sempre più fini in tali strutture.

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 353 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa allo studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.