Buchi neri supermassicci, scoperti importanti dettagli sui campi magnetici

Una nuova visione della regione più vicina al buco nero supermassiccio al centro della galassia Messier 87 (M87) ha mostrato importanti dettagli dei campi magnetici vicini al buco nero e suggerisce come potenti getti di materia possano originarsi in quella regione.

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a cura di Alessandro Crea

Un team mondiale di astronomi che utilizza l'Event Horizon Telescope, una collezione di otto telescopi, tra cui l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, ha misurato una caratteristica dei campi magnetici – chiamata polarizzazione – attorno al buco nero. La polarizzazione è l'orientamento dei campi elettrici nella luce e nelle onde radio e può indicare la presenza e l'allineamento dei campi magnetici.

"Ora stiamo vedendo la prossima prova cruciale per capire come si comportano i campi magnetici intorno ai buchi neri e come l'attività in questa regione molto compatta dello spazio può guidare potenti getti di materia", ha detto Monika Mościbrodzka, coordinatrice del gruppo di lavoro sulla polarimetria EHT e assistente professore presso la Radboud University nei Paesi Bassi.

Nuove immagini con EHT e ALMA hanno permesso agli scienziati di mappare le linee del campo magnetico vicino al bordo del buco nero di M87. Quello stesso buco nero è il primo in assoluto ad essere ripreso – dall'EHT nel 2019. Quell'immagine ha rivelato una struttura luminosa simile ad un anello con una regione centrale scura – l'ombra del buco nero. Le immagini più recenti sono una chiave per spiegare come M87, a 50 milioni di anni luce dalla Terra, può lanciare getti energetici dal suo nucleo.

Il buco nero al centro di M87 è più di 6 miliardi di volte più massiccio del Sole. Il materiale attirato verso l'interno forma un disco rotante – chiamato disco di accrescimento – che orbita attorno al buco nero. La maggior parte del materiale nel disco cade nel buco nero, ma alcune particelle circostanti sfuggono e vengono espulse lontano nello spazio in getti che si muovono quasi alla velocità della luce.

"Le immagini polarizzate appena pubblicate sono la chiave per capire come il campo magnetico consente al buco nero di 'mangiare' materia e lanciare potenti getti", ha detto Andrew Chael, un Hubble Fellow della NASA presso il Princeton Center for Theoretical Science e la Princeton Gravity Initiative negli Stati Uniti.

Gli scienziati hanno confrontato le nuove immagini che mostravano la struttura del campo magnetico appena fuori dal buco nero con simulazioni al computer basate su diversi modelli teorici, scoprendo che solo i modelli con gas fortemente magnetizzato possono spiegare ciò che stanno vedendo all'orizzonte degli eventi.

Per fare le nuove osservazioni, gli scienziati hanno collegato otto telescopi in tutto il mondo – tra cui ALMA – per creare un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra, l'EHT. L'impressionante risoluzione ottenuta con l'EHT è equivalente a quella necessaria per misurare la lunghezza di una carta di credito sulla superficie della Luna.

Questa risoluzione ha permesso al team di osservare direttamente l'ombra del buco nero e l'anello di luce intorno ad esso, con la nuova immagine che mostra chiaramente che l'anello è magnetizzato. La ricerca ha coinvolto più di 300 ricercatori provenienti da più organizzazioni e università di tutto il mondo.