Il centro della nostra galassia è un luogo affollato:un buco nero che pesa 4 milioni di volte più del nostro sole è circondato da milioni di stelle che gli girano intorno a velocità vertiginosa. Questo ambiente estremo è immerso in un'intensa luce ultravioletta e radiazioni a raggi X. Eppure gran parte di questa attività è nascosta alla nostra vista, oscurato da vaste strisce di polvere interstellare.

L'imminente James Webb Space Telescope della NASA è progettato per visualizzare l'universo alla luce infrarossa, invisibile all'occhio umano, ma è molto importante per guardare oggetti astronomici nascosti dalla polvere. Dopo il suo lancio, Webb raccoglierà la luce infrarossa che è penetrata nel velo polveroso, rivelando il centro galattico con dettagli senza precedenti.

"Anche un'immagine da Webb sarà l'immagine della più alta qualità mai ottenuta del centro galattico, " ha affermato Roeland van der Marel dello Space Telescope Science Institute (STScI), ricercatore principale su uno studio pianificato che si concentrerà sull'imaging.

Telescopi a terra e nello spazio hanno fornito scorci allettanti dei residenti del centro galattico. Gli astronomi hanno tracciato le stelle in orbita attorno al buco nero, alcuni dei quali si avvicinano abbastanza da fornire un test della teoria della relatività generale di Einstein. Però, finora, solo le stelle più luminose sono rilevabili.

"Stiamo vedendo solo la punta dell'iceberg da terra. Webb sarà in grado di studiare le stelle più deboli e dirci di più sulla popolazione stellare complessiva, " ha affermato Torsten Böker dell'Agenzia spaziale europea e STScI, un co-investigatore su un secondo studio pianificato del centro galattico che si concentrerà sulla spettroscopia.

Gli scienziati sono già stati sorpresi di trovare stelle infantili di piccola massa che si formano vicino al buco nero supermassiccio, alcune a pochi anni luce dalla sua presa. Teoricamente, l'immensa gravità del buco nero e il duro ambiente di radiazioni dovrebbero distruggere qualsiasi nube di gas e impedire loro di collassare in stelle. Eppure queste baby star chiamate protostelle sono sopravvissute. Le osservazioni di Webb potrebbero rivelare ulteriori protostelle, e potrebbe fornire indizi su come le stelle possono formarsi in un luogo così improbabile.

I misteri del buco nero

Il buco nero supermassiccio della Via Lattea, noto agli astronomi come Sagittarius A* (pronunciato A-star) cadrà sotto lo sguardo di Webb. È circondato da un disco di gas e polvere, alcuni dei quali inevitabilmente cadranno nel buco nero. Gli astronomi hanno osservato bagliori di luce quando il buco nero ha ingoiato un grumo di materiale. Però, non hanno mai rilevato il bagliore del disco del buco nero.

"Rilevare il disco attorno a Sagittarius A* con Webb sarebbe una corsa a casa, " ha detto Boker.

I dati di Webb potrebbero anche aiutare ad affrontare questioni più ampie su come si formano le galassie, come il problema di vecchia data "pollo e uova" di cui è venuto prima, la galassia o il buco nero.

"Il buco nero viene prima e le stelle si formano intorno ad esso? Le stelle si riuniscono e si scontrano per formare il buco nero? Queste sono domande a cui vogliamo rispondere, " ha detto Jay Anderson di STScI, un co-investigatore su uno degli studi.

Inoltre, studi hanno dimostrato che la massa del buco nero centrale di una galassia è correlata alla massa totale delle stelle circostanti, ma le ragioni di questa relazione rimangono sconosciute.

"Ci sono indizi su questa correlazione di massa vicino al buco nero? O la recente formazione stellare ha cancellato i segni di ciò che potrebbe essere accaduto in passato?" ha aggiunto Marcia Rieke dell'Università dell'Arizona, ricercatore principale sullo strumento NIRCam di Webb.

Possibilità fortuite

In definitiva, i risultati più entusiasmanti delle osservazioni di Webb potrebbero essere gli inaspettati. Per esempio, Webb potrebbe trovare stelle in orbite insolite. O, Webb potrebbe individuare una nuvola di gas destinata a essere fatta a pezzi dalle forze gravitazionali.

"Vorremmo vedere qualcosa di insolito, come una stella che viene divorata, ", ha detto van der Marel.

Idealmente, questi studi iniziali del centro galattico informeranno le future osservazioni di Webb. Rivisitando il centro galattico per un periodo di diversi anni, gli astronomi possono acquisire una nuova comprensione di questa caotica regione dello spazio.

"Così tanti interessanti, cose strane accadono al centro delle galassie. Vogliamo scoprire cosa sta succedendo nel nostro, " disse Rieke.

Le osservazioni qui descritte verranno prese come parte del programma Guaranteed Time Observation (GTO) di Webb. Il programma GTO offre tempo dedicato agli scienziati che hanno lavorato con la NASA per creare le capacità scientifiche e strumentali di Webb durante il suo sviluppo.