Schema diagramma delle osservazioni VLBI da 1.3 mm di Sagittarius A* (Sgr A*) nel centro galattico, che sono stati eseguiti nel 2013. I riquadri mostrano possibili forme dell'emissione della sorgente che sono coerenti con le misurazioni. Per una migliore visualizzazione delle quote angolari, ai modelli è sovrapposto un cerchio bianco di 50 microsecondi d'arco di diametro. La posizione del telescopio APEX nell'emisfero australe del Cile ora fornisce linee di base interferometriche più lunghe, portando ad un raddoppio della risoluzione angolare rispetto alle osservazioni precedenti. Questa configurazione consente una risoluzione spaziale di soli 3 raggi di Schwarzschild in Sgr A*. Credito:Società Max Planck
Il radiotelescopio da 12 m APEX in Cile è stato dotato di attrezzature speciali tra cui registratori ad ampia larghezza di banda e un orologio maser a idrogeno stabile per eseguire osservazioni interferometriche congiunte con altri telescopi a lunghezze d'onda inferiori a 1,3 mm e l'obiettivo di ottenere l'immagine definitiva del nero ombra del buco. L'aggiunta di APEX al cosiddetto Event Horizon Telescope (EHT), che fino a poco tempo fa consisteva di antenne solo nell'emisfero settentrionale, rivela dettagli nuovi e inediti nella struttura di Sgr A* al centro della Via Lattea. La maggiore risoluzione angolare fornita dal telescopio APEX ora rivela dettagli nella struttura della sorgente asimmetrica e non puntiforme, che sono piccoli come 36 milioni di km. Ciò corrisponde a dimensioni che sono solo 3 volte più grandi della dimensione ipotetica del buco nero (3 Schwarzschild Corrisponde a dimensioni che sono solo 3 volte più grandi della dimensione ipotetica del buco nero (3 raggi di Schwarzschild).
I risultati sono pubblicati su The Giornale Astrofisico .
Gli astronomi stanno cercando la prova definitiva della teoria della relatività generale di Einstein, ovvero ottenere un'immagine diretta dell'ombra di un buco nero. Ciò è possibile combinando radiotelescopi sparsi in tutto il mondo utilizzando una tecnica chiamata interferometria a base molto lunga (VLBI). I telescopi partecipanti si trovano ad alta quota per ridurre al minimo il disturbo dall'atmosfera e in siti remoti con cieli sereni, permettendo di osservare la radiosorgente compatta Sagittarius A* (Sgr A*) al centro della Via Lattea.
Il team di ricerca ha osservato Sgr A* nel 2013 utilizzando i telescopi VLBI in quattro siti. I telescopi includono il telescopio APEX in Cile, l'array CARMA in California, il JCMT e la SMA graduale alle Hawaii, e il telescopio SMT in Arizona. Sgr A* è stato rilevato con tutte le stazioni e la lunghezza della linea di base più lunga ha raggiunto quasi 10, 000 chilometri, che indica una struttura sorgente ultracompatta e asimmetrica (non puntiforme).
"La partecipazione del telescopio APEX raddoppia quasi la lunghezza delle linee di base più lunghe rispetto alle osservazioni precedenti e porta a una risoluzione spettacolare di soli 3 raggi di Schwarzschild", afferma Ru-Sen Lu del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) di Bonn, Germania, l'autore principale della pubblicazione. "Rivela dettagli nella sorgente radio centrale che sono più piccoli della dimensione prevista del disco di accrescimento", aggiunge Thomas Krichbaum, iniziatore delle osservazioni mm-VLBI con APEX.
La posizione di APEX nell'emisfero australe migliora considerevolmente la qualità dell'immagine per una sorgente a sud nel cielo come Sagittarius A* (-29 gradi di declinazione). APEX ha aperto la strada all'inclusione del grande ed estremamente sensibile telescopio ALMA nelle osservazioni EHT, che ora vengono eseguiti una volta all'anno.
"Abbiamo lavorato duramente ad un'altitudine di oltre 5000 metri per installare l'attrezzatura per preparare il telescopio APEX per le osservazioni VLBI a 1,3 mm di lunghezza d'onda", dice Alan Roy, anche da MPIfR che guida il team VLBI in APEX. "Siamo orgogliosi delle buone prestazioni di APEX in questo esperimento".
Il team ha impiegato una procedura di adattamento del modello per indagare sulla struttura della scala dell'orizzonte degli eventi di Sgr A*. "Abbiamo iniziato a capire come potrebbe essere la struttura a scala di orizzonte, piuttosto che trarre conclusioni generiche dalle visibilità che abbiamo campionato. È molto incoraggiante vedere che l'adattamento di una struttura ad anello concorda molto bene con i dati, anche se non possiamo escludere altri modelli, per esempio., una composizione di punti luminosi.", aggiunge Ru-Sen Lu. Le osservazioni future con più telescopi aggiunti all'EHT risolveranno le ambiguità residue nell'imaging.
Il buco nero al centro della nostra galassia è immerso in un denso mezzo interstellare, che possono influenzare la propagazione delle onde elettromagnetiche lungo la linea di vista. "Però, la scintillazione interstellare, che in linea di principio può portare a distorsioni dell'immagine, non è un effetto fortemente dominante alla lunghezza d'onda di 1,3 mm", dice Dimitrios Psaltis dell'Università dell'Arizona, chi è lo scienziato del progetto EHT.
"I risultati sono un passo importante per lo sviluppo continuo dell'Event Horizon Telescope", afferma Sheperd Doeleman dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e direttore del progetto EHT. "L'analisi di nuove osservazioni, che dal 2017 comprende anche ALMA, ci avvicinerà di un altro passo all'imaging del buco nero al centro della nostra galassia".
