Studio del buco nero massivo nella galassia M87

Kazuhiro Hada del National Astronomical Observatory of Japan, è un coautore dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters che descrive l'ampio set di dati. Secondo Hada l'immagine ottenuta con EHT del buco nero supermassivo nella galassia M87 è solo il preludio a quanto si potrà scoprire

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Abbiamo potuto ammirare la prima immagine di un buco nero nella galassia M87 nel 2019, oggi gli astronomi ampliano lo studio esaminando lo stesso oggetto nell’intero spettro elettromagnetico.

Quell’oggetto è in buco nero supermassivo che occupa il nucleo della galassia M87 che abbiamo potuto ammirare grazie la telescopio EHT acronimo di Event Horizon Telescope.

I dati ottenuti da 19 osservatori forniranno una vista senza eguali di questo buco nero e del disco di accrescimento che gli fornisce materia. Le prossime analisi che utilizzeranno l’intero spettro elettromagnetico aiuteranno a testare ulteriormente la Teoria della Relatività Generale di Einstein.

Kazuhiro Hada del National Astronomical Observatory of Japan, è un coautore dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters che descrive l’ampio set di dati. Secondo Hada l’immagine ottenuta con EHT del buco nero supermassivo nella galassia M87 è solo il preludio a quanto si potrà scoprire. Per ottenere ulteriori e importanti dati occorre sondare l’oggetto in tutto lo spettro elettromagnetico.

L’immane pozzo gravitazionale generato da un buco nero supermassivo può alimentare la produzione di getti di particelle ad alta energia che viaggiano a velocità relativistiche percorrendo centinaia di migliaia di anni luce e più.

I getti emessi dal buco nero supermassivo in M87 producono fotoni radiazioni che si estendono per l’intero spettro elettromagnetico, dalle onde radio alla luce visibile fino ai raggi gamma. 



Questo spettro elettromagnetico cambia per ogni buco nero. L’identificazione di un modello tipico per ogni oggetto fornisce informazioni chiave sulle proprietà di un buco nero. Può essere utilizzato per scoprire lo spin e la produzione di energia anche se le difficoltà sono enormi in quanto lo spettro elettromagnetico emesso muta nel tempo.

Per compensare le variazioni dello spettro elettromagnetico del buco nero supermassivo nella galassia M87 gli astronomi sono ricorsi all’utilizzo di di 19 telescopi tra i più avanzati al mondo, basati sia a terra che nello spazio, coordinando le osservazioni con molti dei telescopi più potenti del mondo a terra e nello spazio, raccogliendo la luce emessa da tutto lo spettro. 

Queste osservazioni, iniziate nel 2017 sono state la più grande campagna di osservazioni simultanee mai effettuate su un buco nero supermassivo ad emissione. Alla storica impresa hanno partecipato tre osservatori gestiti dal Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian:

il Submillimeter Array (SMA) a Hilo, Hawaii; l’osservatorio spaziale Chandra a raggi X; e il Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) nell’Arizona meridionale.


Basandosi sulla straordinaria immagine del buco nero supermassivo nella galassia M87 realizzato da EHT è stato realizzato un video dove ogni fotogramma racchiude, in scala, sia delle lunghezze d’onda della luce che delle dimensioni fisiche.

Ampia analisi della galassia M87

La sequenza inizia con l’immagine del buco nero ottenuta ad aprile 2019. Passando attraverso le immagini di altri array di radiotelescopi da tutto il mondo (SMA), si sposta verso l’esterno nel campo visivo durante ogni fase. Successivamente, la vista passa ai telescopi che rilevano la luce visibile, la luce ultravioletta e i raggi X. 

Lo schermo si divide per mostrare come queste immagini, che coprono la stessa quantità di cielo, si confrontano tra loro. La sequenza termina mostrando quali telescopi a raggi gamma a terra (VERITAS) e l’osservatorio Fermi nello spazio rilevano da le emissioni di questo buco nero dal suo getto.

Ognuno di questi strumenti offre informazioni differenti sul comportamento e sull’impatto del buco nero supermassivo di 6,5 miliardi di masse solari che si trova a circa 55 milioni di anni luce dalla Terra. Secondo il coautore dello studio Daryl Haggard della McGill University di Montreal in Canada, molti gruppi di ricerca attingeranno a questo immenso set di dati per comprendere meglio i legami i tra i buchi neri e i getti di particelle.

I dati sono stati raccolti da un team di 760 scienziati e ingegneri appartenenti a quasi 200 istituzioni differenti, disseminate in 32 paesi o regioni, e utilizzando osservatori finanziati da agenzie e istituzioni in tutto il mondo. 

I primi risultati mostrano che l’intensità della luce prodotta dal disco di accrescimento attorno al buco nero supermassivo della galassia M87 era la più bassa mai osservata. Grazie a questo è stato possibile rilevare e fotografare l’ombra stessa del buco nero. Gli astronomi sono riusciti inoltre a isolare la luce emessa dalle regioni prossime all’orizzonte degli eventi da quella emessa da una distanza maggiore.

Grazie a questa combinazione di osservazioni che studiano l’intero spettro elettromagnetico, gli astronomi potranno effettuare indagini in molti ambiti dell’astrofisica. potranno migliorare i test sulla relatività, eliminando le attuali incertezze sul materiale in rotazione attorno al buco nero.

L’analisi dell’intero spettro elettromagnetico permetterà un sondaggio più efficace dei raggi cosmici che bombardano la Terra

Si pensa che i getti emessi dai buchi neri siano la fonte più probabile dei raggi cosmici a più alta energia, ma ci sono molte incertezze sui dettagli, comprese le posizioni precise in cui le particelle vengono accelerate. 

Poiché i raggi cosmici producono luce attraverso le loro collisioni, i raggi gamma a più alta energia possono individuare la posizione delle particelle e il nuovo studio indica che i raggi gamma probabilmente non vengono prodotti vicino all’orizzonte degli eventi.

La coautrice Sera Markoff dell’Università di Amsterdam afferma che i risultati ottenuti dallo studio permetteranno di calcolare la quantità di energia trasportata e l’effetto che i getti del buco nero hanno sul suo ambiente.

Questa settimana, per sei notti, gli astronomi dell’EHT hanno studiato diversi buchi neri supermassivi: tra essi anche il SBH in M87, quello al centro della nostra galassia Sagittario A * e molti buchi neri più distanti. L’array è stato migliorato grazie all’aggiunta di altri tre radiotelescopi: il Greenland Telescope, il Kitt Peak 12-meter Telescope in Arizona e il NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Francia.