Gli astronomi finalmente rilevano il vento proveniente dal buco nero al centro della Via Lattea dopo 50 anni di ricerche
Ricercatori di astronomia hanno rivelato la prova attesa da decenni che Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio situato al centro della Via Lattea, emette un flusso di materiale, portando alla luce dettagli senza precedenti sulla sua interazione con il cosmo.
Dopo un’indagine durata decenni, è stata individuata la prova di un flusso discreto ma costante di materia proveniente dal cuore della nostra galassia.
C’era un pezzo mancante nella nostra comprensione del buco nero centrale della Via Lattea. Da più di cinquant’anni gli scienziati sono alla ricerca di un vento caratteristico che, secondo le proiezioni teoriche, dovrebbe provenire da Sagittarius A* (Sgr A*), la gigantesca singolarità nascosta nel nucleo della nostra galassia. Tuttavia, nonostante i miglioramenti nelle attrezzature e le innumerevoli analisi, questo movimento atteso è rimasto sfuggente.
Attualmente, gli esperti della Northwestern University hanno annunciato il rilevamento di questo fenomeno, fornendo una prospettiva senza precedenti sul funzionamento dell’enigmatico centro della nostra galassia.
Svelare il mistero del flusso A* del Sagittario dopo cinque decenni
Ottenendo la rappresentazione visiva più dettagliata mai registrata dell’area circostante Sgr A*, il gruppo di ricerca è riuscito a risolvere uno dei dilemmi più persistenti dell’astronomia. I risultati arricchiscono anche la conoscenza delle dinamiche fisiche che operano nel centro galattico.
I risultati dell’indagine sono stati pubblicati sulla rinomata rivista scientifica The Astrophysical Journal Letters.
Mark Gorski, della Northwestern University e co-leader dello studio, ha spiegato che “un buco nero ha bisogno di emettere un qualche tipo di flusso, a meno che non si trovi nel vuoto assoluto, che non esiste nell’universo”. Ha aggiunto che “grazie alle nuove osservazioni, abbiamo, per la prima volta, raggiunto sufficiente chiarezza per identificare le prove di questo flusso. Analizzando i dati, abbiamo confermato: ‘Ecco. Ciò che tutti cercavano 50 anni fa è qui.'”
Elena Murchikova, che ha guidato la ricerca insieme a Gorski, ha sottolineato: “Siamo stati in grado di dimostrare, inizialmente, che il gas molecolare che è estremamente vicino al buco nero lo fornisce”. Ha inoltre sottolineato che “il flusso non ha una grande intensità e il suo orientamento tende a cambiare nel tempo. Questo fatto indica che Sagittarius A* non è un fenomeno singolare e che anche la posizione della Terra nel cosmo non si distingue per esclusività”.
L’influenza del buco nero influisce sulla formazione delle galassie
Mark Gorski è professore assistente di ricerca presso il Centro per l’esplorazione interdisciplinare e la ricerca in astrofisica (CIERA) della Northwestern University, dove concentra i suoi studi sull’evoluzione galattica. Elena Murchikova, a sua volta, è un’autorità nel campo dell’astrofisica dei buchi neri, insegna fisica e astronomia presso il Weinberg College of Arts and Sciences della stessa istituzione ed è anche membro del CIERA.
Nonostante la loro reputazione di attrarre tutto ciò che li circonda, i buchi neri hanno anche la capacità di espellere la materia. Da diversi anni, la comunità scientifica prevede che i buchi neri attivi rilascerebbero flussi ad alta energia. Mentre il gas viene attirato a spirale verso l’interno, raggiunge velocità prossime a quelle della luce. Questa accelerazione genera energia e pressione sufficienti per espellere parte di questo materiale nello spazio, sotto forma di venti o getti potenti.
Sebbene esistessero registrazioni di precedenti eventi eruttivi da parte di Sgr A*, la prova di un flusso ininterrotto era sfuggente. Il team della Northwestern suggerisce che questa difficoltà sia dovuta alle attuali condizioni del buco nero, che si trova in un periodo di relativa quiescenza ed è quindi notoriamente complesso da rilevare.
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Murchikova ha spiegato che “per studiare il nostro buco nero, dobbiamo attraversare il piano della galassia”. Ha spiegato: “Ciò comporta l’osservazione attraverso un denso strato di gas, polvere e strutture ionizzate, il che rende la visualizzazione una sfida considerevole”.
Il telescopio ALMA offre l’osservazione più chiara del nucleo galattico
I miglioramenti nelle metodologie di osservazione, in breve, hanno consentito ai ricercatori di studiare l’area con un livello di precisione senza precedenti. Sulla base di cinque anni di osservazioni approfondite effettuate dall’Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Cile, Gorski e Murchikova sono stati in grado di generare la rappresentazione più dettagliata finora del gas molecolare freddo che circonda Sagittarius A*.
La nuova immagine ha registrato gas presente a solo un parsec, l’equivalente di circa tre anni luce, dal buco nero. Dopo aver utilizzato un metodo di calibrazione per cancellare le intense emissioni radio dell’oggetto, il team ha sviluppato una mappatura cento volte più profonda e ottanta volte più nitida rispetto alle rappresentazioni precedenti. Questa prospettiva migliorata ha portato alla luce formazioni mai viste prima.
Un aspetto appena scoperto attirò immediatamente l’attenzione del team. Gli scienziati hanno identificato un’estesa cavità conica, lunga quasi un parsec (circa tre anni luce) e aperta a 45 gradi, priva di gas molecolare freddo. La conclusione più plausibile era l’esistenza di un flusso caldo proveniente da Sgr A*. Quando questo flusso attraversa l’area, sposta il gas freddo o lo riscalda a un livello che ne rende impossibile il rilevamento.
Gorski ha spiegato: “Quando un buco nero espelle materiale caldo, non si mescola con il materiale freddo. Lo allontana o lo porta a una temperatura che lo rende invisibile. Se la temperatura è troppo alta, il gas freddo semplicemente scompare dall’osservazione.”
Una gigantesca cavità conica conferma l’attività del buco nero centrale
Sebbene anche le stelle producano i propri venti, il gruppo di ricerca ha scoperto che questi flussi stellari isolati non sarebbero in grado di modellare un’area così vasta e priva di ostacoli. Nemmeno la somma dell’energia rilasciata dalle stelle vicine basterebbe per ottenere questo effetto.
Gorski ha descritto l’area come “una significativa assenza di materia”. Ha aggiunto: “Abbiamo stimato la quantità di energia richiesta per formare questa cavità, e il valore supera la capacità di approvvigionamento delle stelle nella regione. Pertanto, è imperativo che ci sia un contributo da parte del buco nero supermassiccio. Inoltre, la forma conica della cavità punta direttamente verso il buco nero”.
Prima di pubblicare i loro risultati, gli scienziati hanno cercato ulteriori conferme. Hanno confrontato i propri risultati con i precedenti dati dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, che aveva identificato intense emissioni di raggi X nella stessa posizione. I dati di Chandra hanno mostrato una corrispondenza esatta con la cavità priva di gas rilevata nelle analisi ALMA.
Gorski ha affermato che “affermazioni straordinarie richiedono prove altrettanto notevoli”. Ha continuato: “Il nostro obiettivo era garantire che non ci trovassimo di fronte a un semplice errore nell’immagine. Pertanto, la rappresentazione a raggi X di Chandra ha completato la nostra analisi in modo impeccabile, confermando la correlazione delle caratteristiche molecolari”.
Le osservazioni dei raggi X di Chandra confermano la nuova scoperta
Murchikova ha rivelato che “di fronte a qualcosa di nuovo, la prima reazione non è pensare ‘Che incredibile, abbiamo fatto una scoperta’”. Al contrario, ha descritto il pensiero iniziale come “‘Oh mio Dio, cosa c’è che non va nella mia metodologia?’”. Tuttavia, ha concluso che “quando la nostra immagine è stata sovrapposta alla radiografia, tutti gli elementi si sono allineati e la comprensione è diventata chiara”.
Considerando la portata dell’influenza del flusso su un vicino flusso di gas ionizzato, il team calcola che questa emissione è attiva da almeno 20.000 anni. I risultati indicano anche che Sgr A* è relativamente calmo rispetto a un vasto numero di altri buchi neri supermassicci in diverse galassie.
Murchikova ha sottolineato che la maggior parte dei buchi neri nelle altre galassie rimangono in uno stato di bassa attività per gran parte della loro esistenza, “ma spesso siamo in grado di studiarli solo quando sono al massimo della loro energia”. Ha aggiunto che “è estremamente importante studiare i buchi neri in questo stato di minima attività, nonostante non sia il più comune da osservare. Sagittarius A* ci offre ora un’opportunità senza precedenti per comprendere la dinamica di un buco nero durante la sua fase di quiescenza, un comportamento poco documentato fino ad ora.”
