Non esistono bilance per pesare i buchi neri. Eppure gli astrofisici dell'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca hanno escogitato un nuovo modo per misurare indirettamente la massa di un buco nero, pur confermandone l'esistenza. Hanno testato il nuovo metodo, riportato in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , sulla galassia attiva Messier 87.

I nuclei galattici attivi sono tra gli oggetti più luminosi e misteriosi nello spazio. Una galassia è considerata attiva se produce un lungo raggio sottile di materia ed energia diretto verso l'esterno. Conosciuto come un getto relativistico, questo fenomeno non può essere spiegato dalle stelle della galassia. L'attuale consenso è che i getti sono prodotti da una sorta di "motori, " chiamati nuclei galattici. Mentre la loro natura è poco conosciuta, i ricercatori ritengono che un buco nero rotante potrebbe alimentare una galassia attiva.

Messier 87 nella costellazione della Vergine è una galassia attiva più vicina alla Terra, e anche quello meglio studiato. È stato osservato regolarmente dal 1781, quando fu scoperto per la prima volta come nebulosa. Ci è voluto del tempo prima che gli astronomi si rendessero conto che si trattava di una galassia, e il suo getto ottico, scoperto nel 1918, fu il primo ad essere mai osservato.

La struttura del jet Messier 87 è stata studiata meticolosamente, con le sue velocità del getto di plasma mappate e la temperatura e la densità del numero di particelle vicino al getto misurate. Il confine del getto è stato studiato in modo così dettagliato che i ricercatori hanno scoperto che era disomogeneo lungo la sua lunghezza, cambiando la sua forma da parabolica a conica. Originariamente scoperto come un caso isolato, questo effetto è stato poi confermato per una dozzina di altre galassie, anche se M87 rimane l'esempio più chiaro del fenomeno.

La mole delle osservazioni consente di testare ipotesi sulla struttura delle galassie attive, compresa la relazione tra la rottura della forma del getto e l'influenza gravitazionale del buco nero. Il comportamento del getto e l'esistenza del buco nero supermassiccio sono due facce della stessa medaglia:il primo può essere spiegato in termini di quest'ultimo, mentre i modelli teorici dei buchi neri vengono testati tramite le osservazioni dei getti.

Gli astrofisici hanno sfruttato il fatto che il confine del getto è costituito da segmenti di due curve distinte e hanno utilizzato la distanza tra il nucleo e la rottura del getto, insieme alla larghezza del getto, per misurare indirettamente la massa e lo spin del buco nero. A quello scopo, Gli scienziati del MIPT hanno sviluppato un metodo che combina un modello teorico, calcoli informatici, e osservazioni al telescopio.

I ricercatori stanno cercando di descrivere il getto come un flusso di fluido magnetizzato. In questo caso, la forma del getto è determinata dal campo elettromagnetico in esso contenuto, che a sua volta dipende da vari fattori, come la velocità e la carica delle particelle del getto, la corrente elettrica all'interno del getto, e la velocità con cui il buco nero accumula materia. Una complessa interazione tra queste caratteristiche ei fenomeni fisici dà origine alla rottura osservata.

Esiste un modello teorico che prevede la rottura, così il team ha potuto determinare quale massa di buco nero risulta nel modello che riproduce la forma osservata del getto. Ciò ha fornito un nuovo modello per la stima della massa del buco nero, un nuovo metodo di misurazione, e una conferma delle ipotesi alla base del modello teorico.

"Il nuovo metodo indipendente per la stima della massa e dello spin del buco nero è il risultato chiave del nostro lavoro. Anche se la sua accuratezza è paragonabile a quella dei metodi esistenti, ha un vantaggio in quanto ci avvicina all'obiettivo finale. Vale a dire, affinando i parametri del "motore" centrale per comprenderne più a fondo la natura, " disse Elena Nokhrina, l'autore principale dell'articolo e vice capo del laboratorio MIPT coinvolto nello studio.