Includendo per la prima volta il potente ALMA in una serie di telescopi, gli astronomi hanno scoperto che l'emissione dal buco nero supermassiccio Sagittarius A* al centro della galassia proviene da una regione più piccola di quanto si pensasse in precedenza. Ciò potrebbe indicare che un getto radio proveniente da Sagittarius A* è puntato quasi direttamente verso di noi. La carta, guidato dal dottorato di ricerca di Nijmegen. studentessa Sara Issaoun, è pubblicato in Il Giornale Astrofisico .

Una nuvola nebbiosa di gas caldo ha impedito agli astronomi di realizzare immagini nitide del buco nero supermassiccio Sagittarius A*, mettendo in dubbio la sua vera natura. Gli astronomi hanno ora incorporato il potente telescopio ALMA nel nord del Cile in una rete globale di radiotelescopi per scrutare attraverso questa nebbia, ma la fonte continua a sorprenderli:la sua regione di emissione è così piccola che la fonte potrebbe effettivamente puntare direttamente verso la Terra.

Utilizzando la tecnica di osservazione dell'interferometria della linea di base molto lunga (VLBI) a una frequenza di 86 GHz, che combina molti telescopi per formare un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra, il team è riuscito a mappare le proprietà esatte della diffusione della luce che blocca la nostra visione di Sagittarius A*. La rimozione della maggior parte degli effetti di dispersione ha prodotto una prima immagine dei dintorni del buco nero.

L'alta qualità dell'immagine non diffusa ha permesso al team di vincolare i modelli teorici per il gas intorno a Sagittarius A*. La maggior parte dell'emissione radio proviene da appena 300 milionesimi di grado, e la sorgente ha una morfologia simmetrica. "Ciò potrebbe indicare che l'emissione radio è prodotta in un disco di gas in caduta piuttosto che da un getto radio, " spiega Issaoun, che ha testato diversi modelli di computer rispetto ai dati. "Però, ciò renderebbe Sagittarius A* un'eccezione rispetto ad altri buchi neri che emettono radio. L'alternativa potrebbe essere che il radiogetto punti quasi verso di noi".

Il supervisore di Issaoun Heino Falcke, professore di radioastronomia alla Radboud University, chiama questo molto insolito, ma anche lui non lo esclude più. L'anno scorso, Falcke avrebbe considerato questo un modello artificioso, ma recentemente il team di GRAVITY è giunto a una conclusione simile utilizzando l'interferometro dei telescopi ottici del Very Large Telescope dell'ESO e una tecnica indipendente. "Forse questo è vero dopo tutto, "conclude Falcke, "e stiamo guardando questa bestia da un punto di vista molto speciale."

I buchi neri supermassicci sono comuni nei centri delle galassie e possono generare i fenomeni più energetici dell'universo conosciuto. Si crede che, intorno a questi buchi neri, la materia cade in un disco rotante e parte di questa materia viene espulsa in direzioni opposte lungo due stretti raggi, chiamati getti, a velocità prossime a quella della luce, che in genere produce molte emissioni radio. Se l'emissione radio che vediamo dal Sagittarius A* provenga dal gas in caduta o dal getto in uscita è una questione di intenso dibattito.

Sagittarius A* è il buco nero supermassiccio più vicino e pesa circa 4 milioni di masse solari. La sua dimensione apparente nel cielo è inferiore a 100 milionesimi di grado, che corrisponde alle dimensioni di una pallina da tennis sulla luna vista dalla Terra. La tecnica di VLBI è necessaria per misurarlo. La risoluzione ottenuta con VLBI è ulteriormente aumentata dalla frequenza di osservazione. La frequenza più alta fino ad oggi per utilizzare VLBI è 230 GHz. "Le prime osservazioni di Sagittarius A* a 86 GHz risalgono a 26 anni fa, con solo una manciata di telescopi. Negli anni, la qualità dei dati è migliorata costantemente man mano che si sono aggiunti più telescopi, " dice J. Anton Zensus, direttore dell'Istituto Max Planck per la radioastronomia.

La ricerca di Issaoun e colleghi internazionali descrive le prime osservazioni a 86 GHz a cui ha partecipato anche ALMA, di gran lunga il telescopio più sensibile a questa frequenza. ALMA è entrata a far parte del Global Millimeter VLBI Array (GMVA) nell'aprile 2017. La partecipazione di ALMA, reso possibile dall'impegno del progetto ALMA Phasing, è stato determinante per il successo di questo progetto.

"Sagittario A* si trova nel cielo australe, quindi la partecipazione di ALMA è importante non solo per la sua sensibilità, ma anche per la sua posizione nell'emisfero australe, "dice Ciriaco Goddi, dal nodo Centro Regionale Europeo ALMA nei Paesi Bassi (ALLEGRO, Osservatorio di Leida). Oltre ad ALMA, alla rete hanno partecipato anche dodici telescopi in Nord America ed Europa. La risoluzione raggiunta è stata il doppio rispetto alle precedenti osservazioni a questa frequenza, e ha prodotto la prima immagine del Sagittario A* completamente priva di dispersione interstellare, un effetto causato da irregolarità di densità nel materiale ionizzato lungo la linea di vista tra Sagittarius A* e la Terra.

Per rimuovere la dispersione e ottenere l'immagine, il team ha utilizzato una tecnica sviluppata da Michael Johnson dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). "Anche se la dispersione offusca e distorce l'immagine del Sagittario A*, l'incredibile risoluzione di queste osservazioni ci ha permesso di definire con precisione le proprietà dello scattering, "dice Johnson."Potremmo quindi rimuovere la maggior parte degli effetti dallo scattering e iniziare a vedere come appaiono le cose vicino al buco nero. La grande notizia è che queste osservazioni mostrano che la dispersione non impedirà all'Event Horizon Telescope di vedere un'ombra di un buco nero a 230 GHz, se ce n'è uno da vedere."

Studi futuri a diverse lunghezze d'onda forniranno informazioni complementari e ulteriori vincoli osservativi per questa fonte, che contiene la chiave per una migliore comprensione dei buchi neri, gli oggetti più esotici dell'universo conosciuto.