Comunicato Stampa

Gli astronomi rivelano intensi campi magnetici avvolti a spirale ai margini del buco nero centrale della Via Lattea

27 Marzo 2024

Una nuova immagine ottenuta dalla collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) ha scoperto campi magnetici intensi e organizzati a spirale dal bordo del buco nero supermassiccio Sagittarius A* (Sgr A*). Per la prima volta in luce polarizzata, questa nuova veduta 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, suggerendo che i campi magnetici intensi siano comuni a tutti i buchi neri. Questa somiglianza suggerisce anche la presenza di un getto nascosto in Sgr A*. I risultati sono stati pubblicati oggi su The Astrophysical Journal Letters.

Nel 2022 alcuni scienziati hanno rivelato la prima immagine di Sgr A* durante vari conferenze stampa in tutto il mondo, tra cui quella dell'ESO (Osservatorio Europeo Australe). Anche se il buco nero supermassiccio della Via Lattea, che dista circa 27.000 anni luce dalla Terra, è oltre mille volte più piccolo e meno massiccio di quello di M87, il primo buco nero mai fotografato, le osservazioni hanno rivelato che i due si assomigliano moltissimo. Ciò ha portato gli scienziati a chiedersi se i due condividessero altri tratti comuni oltre all'aspetto. Per scoprirlo, l'equipe ha deciso di studiare Sgr A* in luce polarizzata. Studi precedenti della luce intorno al buco nero di M87 (M87*) avevano rivelato che i campi magnetici che lo circondano 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 accadere in Sgr A*.

“Quello che vediamo ora sono campi magnetici intensi, 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 Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Stati Uniti, e co-responsabile del progetto. “Oltre al fatto che Sgr A* ha una struttura di polarizzazione sorprendentemente simile a quella osservata nel buco nero M87*, molto più grande e potente, abbiamo imparato che campi magnetici intensi e ordinati sono fondamentali per l'interazione tra i buchi neri e il gas e la materia circostanti”.

La luce è un'onda elettromagnetica oscillante o in movimento che ci consente di vedere gli oggetti. A volte, la luce oscilla con un orientamento preferito e la chiamiamo “polarizzata”. Sebbene la luce polarizzata ci circondi, agli occhi umani è indistinguibile dalla luce “normale”. Nel plasma che circonda questi buchi neri, le particelle che ruotano intorno alle linee del campo magnetico producono una polarizzazione perpendicolare al campo. Ciò consente agli astronomi di vedere con dettagli sempre più vividi cosa sta accadendo nella regione intorno ai buchi neri e di tracciare le linee del campo magnetico.

“Producendo l'immagine della luce polarizzata proveniente dal gas incandescente nei dintorni dei buchi neri, deduciamo direttamente la struttura e l'intensità dei campi magnetici che permeano il flusso di gas e materia di cui il buco nero si nutre e che espelle”, afferma Angelo Ricarte, Harvard Black Hole Initiative Fellow e co-responsabile del progetto. “La luce polarizzata ci insegna tantissimo sull’astrofisica, sulle proprietà del gas e sui meccanismi che avvengono quando un buco nero si nutre”.

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 cambia così velocemente che non è facile scattargli una fotografia. Catturare un'immagine di questo buco nero supermassiccio richiede strumenti sofisticati che vanno ben oltre quelli precedentemente utilizzati per fotografare M87*, un soggetto molto più stabile. Geoffrey Bower, dell'Istituto di Astronomia e Astrofisica, Academia Sinica, Taipei e responsabile scientifico del progetto EHT dice: "Poiché Sgr A* si muove mentre proviamo a fotografarlo, è stato difficile anche solo costruire l'immagine non polarizzata", aggiungendo che la prima immagine era la media di diverse immagini, a causa dei movimenti di Sgr A*. “Ci ha sollevato il fatto di poter realizzare l'immagine in luce polarizzata. Alcuni modelli erano troppo confusi e turbolenti per costruire un’immagine polarizzata, ma la Natura non è stata così crudele!".

Mariafelicia De Laurentis, professoressa all’Università di Napoli Federico II, in Italia, e vice responsabile scientifica del progetto EHT ha dichiarato: “Con un campione di due soli buchi neri – di massa molto diversa e ospitati da galassie molto diverse – è importante determinare cosa si assomiglia e cosa no. Poiché in entrambi i casi sembrano essere presenti intensi 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 vediamo uno molto evidente in M87*, non ne abbiamo ancora trovato uno in Sgr A*”.

Per osservare Sgr A*, la collaborazione ha collegato otto telescopi sparsi in tutto il mondo per creare un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra, l'EHT. ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), di cui l'ESO è partner, e APEX (Atacama Pathfinder Experiment), ospitato dall'ESO, entrambi nel Cile settentrionale, facevano parte della rete che ha effettuato le osservazioni, effettuate nel 2017.

"Essendo il più grande e il più potente dei telescopi dell'EHT, ALMA ha svolto un ruolo chiave nel rendere possibile la realizzazione di questa immagine", afferma María Díaz Trigo dell'ESO, scienziata del programma europeo ALMA. "ALMA sta pianificando un 'restyling estremo', chiamato Wideband Sensitivity Upgrade, cioè aggiornamento della sensibilità a larga banda, che renderà lo strumento ancora più sensibile e ne manterrà il ruolo come attore fondamentale nelle osservazioni future con EHT di Sgr A* e di altri buchi neri." 

L'EHT ha condotto diverse osservazioni dal 2017 e prevede di osservare nuovamente Sgr A* nell'aprile 2024. Ogni anno, le immagini migliorano a mano a 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 ottenere anche filmati ad alta fedeltà di Sgr A*, potrebbero rivelare un getto ancora nascosto e consentire agli astronomi di osservare caratteristiche di polarizzazione simili in altri buchi neri. Nel frattempo, estendere l’EHT allo spazio fornirebbe immagini dei buchi neri ancora più nitide di quelle attuali.

Note

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Ulteriori Informazioni

Questo risultato è stato presentato in due articoli della collaborazione EHT pubblicati oggi da The Astrophysical Journal Letters: "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring" (doi: XXX) e "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VIII.: Physical interpretation of the polarized ring" (doi: XXX).

La collaborazione EHT coinvolge oltre 300 ricercatori provenienti da Africa, Asia, Europa, Nord e Sud America. La collaborazione internazionale sta lavorando per catturare le immagini del buco nero più dettagliate di sempre creando un telescopio virtuale di dimensioni pari a quelle della Terra. Sostenuto da considerevoli investimenti internazionali, l'EHT collega i telescopi esistenti usando nuovi sistemi - creando uno strumento fondamentalmente nuovo con il più alto potere risolutivo angolare che sia mai stato raggiunto.

I singoli telescopi che formavano l'EHT nell'aprile 2017, quando sono state effettuate le osservazioni, sono: ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), APEX (Atacama Pathfinder EXperiment), il telescopio IRAM (Institut de Radioastronomie Millimetrique) da 30 metri di diametro, il JCMT (James Clerk Maxwell Telescope), l'LMT (Large Millimeter Telescope Alfonso Serran), SMA (Submillimeter Array), SMT (Submillimeter Telescope dell'Università dell'Arizona), e l'SPT (South Pole Telescope). Da allora, si sono aggiunti alla rete dell'EHT il telescopio GLT (Greenland Telescope), NOEMA (IRAM NOrthern Extended Millimeter Array) e il telescopio da 12 metri di diametro dell'Università dell'Arizona a Kitt Peak.

Il consorzio EHT è composto da 13 istituti partecipanti; l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, l'Università dell'Arizona, il Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, l'Università di Chicago, l'Osservatorio dell'Asia orientale, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute for Radioastronomy, MIT Haystack Observatory, l'Osservatorio astronomico nazionale del Giappone, il Perimeter Institute for Theoretical Physics, e la Radboud University. 

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'ESO, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS), in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e dal National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI). La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

L'ESO (European Southern Observatory o Osservatorio Europeo Australe) consente agli scienziati di tutto il mondo di scoprire i segreti dell'Universo a beneficio di tutti. Progettiamo, costruiamo e gestiamo da terra osservatori di livello mondiale - che gli astronomi utilizzano per affrontare temi interessanti e diffondere il fascino dell'astronomia - e promuoviamo la collaborazione internazionale per l'astronomia. Fondato come organizzazione intergovernativa nel 1962, oggi l'ESO è sostenuto da 16 Stati membri (Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Finlandia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera), insieme con il paese che ospita l'ESO, il Cile, e l'Australia come partner strategico. Il quartier generale dell'ESO e il Planetario e Centro Visite Supernova dell'ESO si trovano vicino a Monaco, in Germania, mentre il deserto cileno di Atacama, un luogo meraviglioso con condizioni uniche per osservare il cielo, ospita i nostri telescopi. L'ESO gestisce tre siti osservativi: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l’ESO gestisce il VLT (Very Large Telescope) e il VLTI (Very Large Telescope Interferometer), così come telescopi per survey come VISTA. Sempre a Paranal l'ESO ospiterà e gestirà la schiera meridionale di telescopi di CTA, il Cherenkov Telescope Array Sud, il più grande e sensibile osservatorio di raggi gamma del mondo. Insieme con partner internazionali, l’ESO gestisce APEX e ALMA a Chajnantor, due strutture che osservano il cielo nella banda millimetrica e submillimetrica. A Cerro Armazones, vicino a Paranal, stiamo costruendo "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo" - l'ELT (Extremely Large Telescope, che significa Telescopio Estremamente Grande) dell'ESO. Dai nostri uffici di Santiago, in Cile, sosteniamo le operazioni nel paese e collaboriamo con i nostri partner e la società cileni.

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

Links

• Fotografie di ALMA
• Fotografie di APEX
• Pagina web EHT dell'ESO sulla Via Lattea (focus sui precedenti risultati su Sgr A*)
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Contatti

Sara Issaoun
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
USA
E-mail: sara.issaoun@cfa.harvard.edu

Angelo Ricarte
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
USA
E-mail: angelo.ricarte@cfa.harvard.edu

Geoffrey Bower
EHT Project Scientist
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academic Sinica, Taiwan
E-mail: gbower@asiaa.sinica.edu.tw

Mariafelicia De Laurentis
EHT Deputy Project Scientist, University of Naples Federico II
Italy
E-mail: mariafelicia.delaurentis@unina.it

María Diaz Trigo
ALMA Programme Scientist, European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
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Bárbara Ferreira
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso2406.