Una nuova immagine ripresa dalla collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) ha scoperto campi magnetici forti e organizzati che si sviluppano a spirale dal bordo di Sagittarius A* (Sgr A*), il buco nero super massiccio posto al centro della nostra galassia. Visto per la prima volta in luce polarizzata, questa nuova visione del “mostro” in agguato nel cuore della Via Lattea ha rivelato una struttura del campo magnetico sorprendentemente simile a quella del buco nero al centro della galassia M87 (in sigla, M87*), suggerendo che un forte campo magnetico possono essere comuni a tutti i buchi neri super massicci. Questa somiglianza suggerisce anche che ci possa essere un getto nascosto in Sgr A*, così come è invece ben evidente in M87*.
Uno studio in luce polarizzata
Riavvolgiamo il nastro e collochiamoci nel 2022, quando gli scienziati hanno svelato la prima immagine di Sgr A* durante una conferenza stampa mondiale. Anche se il buco nero super massiccio della Via Lattea, che dista circa 27.000 anni luce dalla Terra, è più di mille volte più piccolo e meno massiccio di quello di M87 (il primo buco nero mai fotografato), le osservazioni hanno confermato ciò che già si notava a prima vista e cioè che i due “mostri” sembrano straordinariamente simili. Ciò ha portato gli scienziati a chiedersi se i due condividessero tratti comuni al di fuori del loro aspetto. Per scoprirlo, il team ha deciso di studiare Sgr A* in luce polarizzata. Precedenti studi sulla luce attorno a M87* avevano rivelato che i campi magnetici attorno a esso consentivano al buco nero di lanciare potenti getti di materiale nell’ambiente circostante. Basandosi su questo lavoro, le nuove immagini hanno rivelato che lo stesso potrebbe valere per Sgr A*.
“Quello che stiamo vedendo ora è che ci sono campi magnetici forti, contorti e organizzati vicino al buco nero al centro della Via Lattea”, ha detto Sara Issaoun, NASA Hubble Fellowship Program Einstein Fellow presso il Center for Astrophysicals | Harvard & Smithsonian, e co-responsabile del progetto. “Oltre al fatto che Sgr A* ha una struttura di polarizzazione sorprendentemente simile a quella vista nel buco nero M87*, molto più grande e potente, abbiamo imparato che campi magnetici forti e ordinati sono fondamentali per il modo in cui i buchi neri interagiscono con il gas e la materia circostante”.
Una visione più nitida
La luce è un’onda elettromagnetica oscillante o in movimento che ci consente di vedere gli oggetti. A volte, la luce oscilla in una direzione preferenziale e allora la chiamiamo “polarizzata”. Sebbene la luce polarizzata ci circondi, agli occhi umani è indistinguibile dalla luce “normale”. Nel plasma attorno a questi buchi neri, le particelle che ruotano attorno alle linee del campo magnetico impartiscono uno schema di polarizzazione perpendicolare al campo. Ciò consente agli astronomi di vedere con dettagli sempre più vividi cosa sta accadendo nelle regioni dei buchi neri e di mappare le linee del loro campo magnetico.
“Immaginando la luce polarizzata proveniente dal gas caldo e incandescente vicino ai buchi neri, stiamo deducendo direttamente la struttura e la forza dei campi magnetici che attraversano il flusso di gas e materia di cui il buco nero si nutre ed espelle”, ha affermato l’Harvard Black Hole Initiative Fellow e co-responsabile del progetto Angelo Ricarte. “La luce polarizzata ci insegna molto di più sull’astrofisica, sulle proprietà del gas e sui meccanismi che avvengono quando un buco nero si alimenta”.
Più facile a dirsi che a farsi
Ma fotografare i buchi neri in luce polarizzata non è facile come indossare un paio di occhiali da sole polarizzati, e questo è particolarmente vero per Sgr A*, che sta cambiando così velocemente da far sì che potremmo paragonarlo a un soggetto che non sta mai fermo per farsi scattare una foto. Immortalare Sgr A* richiede strumenti sofisticati che vanno oltre quelli precedentemente utilizzati per catturare M87*, un obiettivo molto più stabile. Geoffrey Bower dell’Istituto di Astronomia e Astrofisica, Academia Sinica, Taipei ha dichiarato che: “Poiché Sgr A* si muove mentre proviamo a fotografarlo, è stato difficile costruire anche l’immagine non polarizzata”, aggiungendo che la prima immagine era una media di più immagini dovute allo spostamento di Sgr A*. “Siamo stati sollevati dal fatto che l’imaging polarizzato fosse addirittura possibile. Alcuni modelli erano troppo confusi e turbolenti per costruire un’immagine polarizzata, ma la Natura alla fine non si è dimostrata così crudele”.
Mariafelicia De Laurentis, professoressa all’Università di Napoli Federico II, ha dichiarato: “Con un campione di due buchi neri – con masse molto diverse e galassie ospiti molto diverse – è importante determinare su cosa sono d’accordo e su cosa non sono d’accordo”. Poiché entrambi ci indirizzano verso forti campi magnetici, ciò suggerisce che questa potrebbe essere una caratteristica universale e forse fondamentale di questo tipo di sistemi. Una delle somiglianze tra questi due buchi neri potrebbe essere un getto, ma mentre ne abbiamo immortalato uno molto evidente in M87*, non ne abbiamo ancora trovato uno in Sgr A*”.
EHT, un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra
Per osservare Sgr A*, la collaborazione ha collegato otto telescopi in tutto il mondo per creare un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra, l’Event Horizon Telescope (EHT). L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e l’Atacama Pathfinder Experiment (APEX), ospitato dall’ESO, entrambi nel Cile settentrionale, facevano parte della rete che ha effettuato le osservazioni, condotte nel 2017.
“Essendo il più grande e potente dei telescopi dell’EHT, ALMA ha svolto un ruolo chiave nel rendere possibile questa immagine”, afferma María Díaz Trigo dell’ESO, scienziata del programma europeo ALMA Sensitivity Upgrade, che renderà ALMA ancora più sensibile e lo manterrà un attore fondamentale anche nelle future osservazioni EHT di Sgr A* e di altri buchi neri.”
L’EHT è una collaborazione che coinvolge più di 300 ricercatori provenienti da Africa, Asia, Europa, Nord e Sud America e ha condotto diverse osservazioni dal 2017 e prevede adesso di osservare nuovamente Sgr A* nell’aprile 2024. Ogni anno, le immagini migliorano man mano che l’EHT incorpora nuovi telescopi, maggiore larghezza di banda e nuove frequenze di osservazione. Le espansioni pianificate per il prossimo decennio consentiranno di riprendere filmati ad alta fedeltà di Sgr A* e potrebbero rivelare quel getto nascosto che gli astronomi stanno cercando, oltre a consentire loro di osservare caratteristiche di polarizzazione simili in altri buchi neri.