L'Event Horizon Telescope Collaboration ha rilasciato la prima immagine di un buco nero con osservazioni del massiccio, oggetto scuro al centro di Messier 87, o M87, Lo scorso aprile. Questo buco nero ha una massa di circa 6,5 ​​miliardi di volte quella del sole e si trova a circa 55 milioni di anni luce dalla Terra. Il buco nero è stato chiamato dagli astronomi M87* e recentemente gli è stato dato il nome hawaiano di "Powehi".

Per anni, gli astronomi hanno osservato la radiazione di un getto di particelle ad alta energia, alimentata dal buco nero, che esplode dal centro di M87. Hanno studiato il jet in radio, ottico, e luce a raggi X, anche con Chandra. E ora, usando le osservazioni di Chandra, i ricercatori hanno visto che le sezioni del getto si muovono quasi alla velocità della luce.

"Questa è la prima volta che vengono registrate velocità così estreme da parte del getto di un buco nero utilizzando dati a raggi X, " ha affermato Ralph Kraft del Center of Astrophysics | Harvard &Smithsonian (CfA) di Cambridge, Messa., che ha presentato lo studio al meeting dell'American Astronomical Society a Honolulu, Hawaii. "Avevamo bisogno della nitida visione a raggi X di Chandra per effettuare queste misurazioni".

Quando la materia si avvicina abbastanza a un buco nero, entra in uno schema vorticoso chiamato disco di accrescimento. Parte del materiale dalla parte interna del disco di accrescimento cade sul buco nero e parte di esso viene reindirizzato lontano dal buco nero sotto forma di fasci stretti, o getti, di materiale lungo le linee del campo magnetico. Poiché questo processo di caduta è irregolare, i getti sono fatti di ciuffi o nodi che a volte possono essere identificati con Chandra e altri telescopi.

I ricercatori hanno utilizzato le osservazioni di Chandra del 2012 e del 2017 per tracciare il movimento di due nodi di raggi X situati all'interno del getto a circa 900 e 2, A 500 anni luce dal buco nero. I dati dei raggi X mostrano un movimento con una velocità apparente di 6,3 volte la velocità della luce per il nodo dei raggi X più vicino al buco nero e 2,4 volte la velocità della luce per l'altro.

"Una delle leggi infrangibili della fisica è che nulla può muoversi più velocemente della velocità della luce, " ha detto il co-autore Brad Snios, anche del CfA. "Non abbiamo rotto la fisica, ma abbiamo trovato un esempio di un fenomeno sorprendente chiamato moto superluminale."

Il movimento superluminale si verifica quando gli oggetti viaggiano vicino alla velocità della luce lungo una direzione vicina alla nostra linea di vista. Il getto viaggia verso di noi veloce quasi quanto la luce che genera, dando l'illusione che il moto del getto sia molto più rapido della velocità della luce. Nel caso di M87*, il getto punta vicino alla nostra direzione, risultando in queste velocità apparenti esotiche.

Gli astronomi hanno già visto tale movimento nel getto di M87* a lunghezze d'onda radio e ottiche, ma non sono stati in grado di dimostrare definitivamente che la materia nel getto si muove molto vicino alla velocità della luce. Per esempio, le caratteristiche in movimento potrebbero essere un'onda o uno shock, simile a un boom sonico da un aereo supersonico, piuttosto che tracciare i moti della materia.

Questo ultimo risultato mostra la capacità dei raggi X di agire come un'accurata pistola ad alta velocità cosmica. Il team ha osservato che anche la caratteristica che si muoveva con una velocità apparente di 6,3 volte la velocità della luce è sbiadita di oltre il 70% tra il 2012 e il 2017. Questo sbiadimento è stato probabilmente causato dalla perdita di energia delle particelle a causa della radiazione prodotta mentre si muovono a spirale intorno a un campo magnetico. Perché ciò accada, il team deve vedere i raggi X delle stesse particelle in entrambi i momenti, e non un'onda in movimento.

"Il nostro lavoro fornisce la prova più forte che le particelle nel getto di M87* stiano effettivamente viaggiando vicino al limite di velocità cosmica", disse Snio.

I dati Chandra sono un eccellente complemento ai dati EHT. La dimensione dell'anello attorno al buco nero visto con l'Event Horizon Telescope è circa cento milioni di volte più piccola della dimensione del getto visto con Chandra.

Un'altra differenza è che l'EHT ha osservato M87 per sei giorni nell'aprile 2017, dando un'istantanea recente del buco nero. Le osservazioni di Chandra indagano sul materiale espulso all'interno del getto lanciato dal buco nero centinaia e migliaia di anni prima.

"È come se l'Event Horizon Telescope offrisse una vista ravvicinata di un lanciarazzi, ", ha affermato Paul Nulsen del CfA, un altro coautore dello studio, "e Chandra ci sta mostrando i razzi in volo."

Oltre ad essere stato presentato alla riunione dell'AAS, questi risultati sono descritti anche in un articolo in The Giornale Astrofisico guidato da Brad Snios che è disponibile online.