I buchi neri supermassicci esistono al centro della maggior parte delle galassie, e la nostra Via Lattea non fa eccezione. Ma molte altre galassie hanno buchi neri molto attivi, significa che molto materiale sta cadendo in loro, emettendo radiazioni ad alta energia in questo processo di "alimentazione". Il buco nero centrale della Via Lattea, d'altra parte, è relativamente tranquillo. Nuove osservazioni dall'Osservatorio stratosferico per l'astronomia a infrarossi della NASA, SOFIA, stanno aiutando gli scienziati a comprendere le differenze tra buchi neri attivi e silenziosi.

Questi risultati forniscono informazioni senza precedenti sul forte campo magnetico al centro della galassia della Via Lattea. Gli scienziati hanno utilizzato il nuovo strumento di SOFIA, la fotocamera Airborne Wideband Camera-Plus ad alta risoluzione, HAWC+, per effettuare queste misurazioni.

I campi magnetici sono forze invisibili che influenzano i percorsi delle particelle cariche, e hanno effetti significativi sui moti e sull'evoluzione della materia in tutto l'universo. Ma i campi magnetici non possono essere visualizzati direttamente, quindi il loro ruolo non è ben compreso. Lo strumento HAWC+ rileva la luce polarizzata dell'infrarosso lontano emessa dai granelli di polvere celeste, che è invisibile agli occhi umani. Questi grani si allineano perpendicolarmente ai campi magnetici. Dai risultati SOFIA, gli astronomi possono mappare la forma e dedurre la forza del campo magnetico altrimenti invisibile, aiutando a visualizzare questa forza fondamentale della natura.

"Questo è uno dei primi casi in cui possiamo davvero vedere come i campi magnetici e la materia interstellare interagiscono tra loro, " ha osservato Joan Schmelz, Astrofisico del Centro di ricerca spaziale universitario presso il Centro di ricerca Ames della NASA nella Silicon Valley della California, e un coautore di un articolo che descrive le osservazioni. "HAWC+ è un punto di svolta."

Precedenti osservazioni di SOFIA mostrano l'anello inclinato di gas e polvere in orbita attorno al buco nero della Via Lattea, che si chiama Sagittario A* (pronunciato "Sagittario A-stella"). Ma i nuovi dati HAWC+ forniscono una visione unica del campo magnetico in quest'area, che sembra tracciare la storia della regione negli ultimi 100, 000 anni.

I dettagli di queste osservazioni del campo magnetico SOFIA sono stati presentati al meeting di giugno 2019 dell'American Astronomical Society e saranno presentati al Giornale Astrofisico .

La gravità del buco nero domina la dinamica del centro della Via Lattea, ma il ruolo del campo magnetico è stato un mistero. Le nuove osservazioni con HAWC+ rivelano che il campo magnetico è abbastanza forte da limitare i moti turbolenti del gas. Se il campo magnetico incanala il gas in modo che fluisca nel buco nero stesso, il buco nero è attivo, perché sta mangiando molto gas. Però, se il campo magnetico incanala il gas in modo che scorra in un'orbita attorno al buco nero, quindi il buco nero è tranquillo perché non sta ingerendo alcun gas che altrimenti formerebbe nuove stelle.

I ricercatori hanno combinato le immagini nel medio e lontano infrarosso delle telecamere di SOFIA con nuove linee di flusso che visualizzano la direzione del campo magnetico. La struttura a forma di y blu (vedi figura) è un materiale caldo che cade verso il buco nero, che si trova vicino al punto in cui si intersecano i due bracci della forma a y. La stratificazione della struttura del campo magnetico sull'immagine rivela che il campo magnetico segue la forma della struttura polverosa. Ciascuna delle braccia blu ha la propria componente di campo che è totalmente distinto dal resto dell'anello, mostrato in rosa. Ma ci sono anche luoghi in cui il campo si allontana dalle principali strutture di polvere, come le estremità superiore e inferiore dell'anello.

"La forma a spirale del campo magnetico incanala il gas in un'orbita attorno al buco nero, " ha detto Darren Dowell, uno scienziato del Jet Propulsion Laboratory della NASA, ricercatore principale per lo strumento HAWC+, e autore principale dello studio. "Questo potrebbe spiegare perché il nostro buco nero è silenzioso mentre altri sono attivi".

Le nuove osservazioni SOFIA e HAWC+ aiutano a determinare come il materiale nell'ambiente estremo di un buco nero supermassiccio interagisce con esso, incluso affrontare una domanda di vecchia data sul perché il buco nero centrale nella Via Lattea è relativamente debole mentre quelli in altre galassie sono così luminosi.