Un anno fa, la collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) ha pubblicato la prima immagine di un buco nero nella vicina radiogalassia M 87. Ora la collaborazione ha estratto nuove informazioni dai dati EHT sul lontano quasar 3C 279:hanno osservato il più piccolo dettaglio mai visto in un getto prodotto da un buco nero supermassiccio. Nuove analisi, guidato da Jae-Young Kim del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) di Bonn, ha permesso alla collaborazione di risalire al punto di lancio del jet, vicino al punto in cui si origina la radiazione violentemente variabile proveniente da tutto lo spettro elettromagnetico.

I risultati sono pubblicati nel prossimo numero di Astronomia e astrofisica il 7 aprile, 2020.

La collaborazione EHT continua a estrarre informazioni dai dati innovativi raccolti nella sua campagna globale nell'aprile 2017. Un obiettivo delle osservazioni era una galassia a 5 miliardi di anni luce di distanza nella costellazione della Vergine che gli scienziati classificano come quasar perché una fonte ultra-luminosa di l'energia al suo centro brilla e tremola mentre il gas cade in un gigantesco buco nero. Il bersaglio, 3C 279, contiene un buco nero circa un miliardo di volte più massiccio del nostro Sole. Getti di plasma gemelli simili a manichette antincendio eruttano dal buco nero e dal sistema di dischi a velocità vicine alla velocità della luce:una conseguenza delle enormi forze liberate mentre la materia scende nell'immensa gravità del buco nero.

Per catturare la nuova immagine, l'EHT utilizza una tecnica chiamata interferometria della linea di base molto lunga (VLBI), che sincronizza e collega le antenne radio di tutto il mondo. Combinando questa rete per formare un enorme telescopio virtuale delle dimensioni della Terra, l'EHT è in grado di risolvere oggetti piccoli come 20 microsecondi d'arco nel cielo, l'equivalente di qualcuno sulla Terra che identifica un'arancia sulla Luna. I dati registrati in tutti i siti EHT nel mondo vengono trasportati a speciali supercomputer dell'MPIfR e dell'Haystack Observatory del MIT, dove sono combinati. Il set di dati combinato viene quindi accuratamente calibrato e analizzato da un team di esperti, che quindi consente agli scienziati dell'EHT di produrre immagini con i minimi dettagli possibili dalla superficie della Terra.

Per 3C 279, l'EHT può misurare caratteristiche più fini di un anno luce di diametro, permettendo agli astronomi di seguire il getto fino al disco di accrescimento e di vedere il getto e il disco in azione. I dati appena analizzati mostrano che il getto normalmente diritto ha una forma attorcigliata inaspettata alla sua base e, caratteristiche rivelatrici perpendicolari al getto che potrebbero essere interpretate come i poli del disco di accrescimento dove vengono espulsi i getti. I dettagli fini nelle immagini cambiano nel corso di giorni consecutivi, probabilmente a causa della rotazione del disco di accrescimento, e triturazione e caduta di materiale, fenomeni attesi da simulazioni numeriche ma mai osservati prima.

Jae-Young Kim, ricercatore presso MPIfR e autore principale dell'articolo, è entusiasta e allo stesso tempo perplesso:"Sapevamo che ogni volta che apri una nuova finestra sull'Universo puoi trovare qualcosa di nuovo. Qui, dove ci aspettavamo di trovare la regione in cui si forma il getto andando all'immagine più nitida possibile, troviamo una sorta di struttura perpendicolare. È come trovare una forma molto diversa aprendo la più piccola matrioska".

Avery Broderick, un astrofisico che lavora al Perimeter Institute, spiega "Per 3C 279, la combinazione della risoluzione trasformativa dell'EHT e dei nuovi strumenti computazionali per l'interpretazione dei suoi dati si è rivelata rivelatrice. Quello che era un unico "nucleo" radio è ora risolto in due complessi indipendenti. E si muovono, anche su scale piccole come mesi luce, il getto in 3C 279 sta sfrecciando verso di noi a più del 99,5% della velocità della luce!"

A causa di questo rapido movimento, il getto in 3C 279 sembra muoversi a circa 20 volte la velocità della luce. "Questa straordinaria illusione ottica nasce perché il materiale sta correndo verso di noi, inseguendo la stessa luce che sta emettendo e facendola sembrare che si muova più velocemente di quanto non sia, " chiarisce don Pesce, un borsista post-dottorato presso il Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian (CfA). La geometria inaspettata suggerisce la presenza di urti o instabilità in viaggio in una curva, getto rotante, il che potrebbe anche spiegare l'emissione ad alte energie come i raggi gamma.

Anton Zensus, Direttore dell'MPIfR e Presidente del Collaboration Board EHT, sottolinea il risultato come uno sforzo globale:"L'anno scorso abbiamo potuto presentare la prima immagine dell'ombra di un buco nero. Ora vediamo cambiamenti inaspettati nella forma del getto in 3C 279, e non abbiamo ancora finito. Come abbiamo detto l'anno scorso:questo è solo l'inizio".

"L'array EHT è in continuo miglioramento, " spiega Shep Doeleman del CfA, Direttore fondatore dell'EHT. "Questi nuovi risultati di quasar dimostrano che le capacità uniche di EHT possono affrontare un'ampia gamma di domande scientifiche, che crescerà solo man mano che continueremo ad aggiungere nuovi telescopi all'array. Il nostro team sta ora lavorando su un array EHT di prossima generazione che rafforzerà notevolmente l'attenzione sui buchi neri e ci consentirà di realizzare i primi film sui buchi neri".

Le opportunità di condurre campagne di osservazione EHT si verificano una volta all'anno all'inizio della primavera settentrionale, ma la campagna di marzo/aprile 2020 ha dovuto essere annullata in risposta all'epidemia globale di CoViD-19. Nell'annunciare la cancellazione Michael Hecht, astronomo del MIT/Haystack Observatory e vicedirettore del progetto EHT, ha concluso che:"Ora dedicheremo la nostra piena concentrazione al completamento delle pubblicazioni scientifiche dai dati del 2017 e ci addentreremo nell'analisi dei dati ottenuti con l'array EHT potenziato nel 2018. Non vediamo l'ora di osservare con l'array EHT esteso a undici osservatori nella primavera del 2021".