Questo mostra un'immagine fissa del buco nero supermassiccio Sagittarius A*, come visto dalla Event Horizon Collaboration (EHT), con un'illustrazione di un artista che indica dove la modellazione dei dati ALMA prevede che si trovi il punto caldo e la sua orbita attorno al buco nero . Credito:EHT Collaboration, ESO/M. Kornmesser (Riconoscimento:M. Wielgus)
Utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), gli astronomi hanno individuato i segni di un "punto caldo" in orbita attorno al Sagittario A*, il buco nero al centro della nostra galassia. La scoperta aiuta gli astronomi a comprendere meglio l'ambiente enigmatico e dinamico del nostro buco nero supermassiccio.
"Pensiamo di guardare una bolla di gas bollente che sfreccia attorno al Sagittario A* su un'orbita di dimensioni simili a quella del pianeta Mercurio, ma che compie un giro completo in circa 70 minuti. Ciò richiede una velocità strabiliante di circa 30% della velocità della luce", afferma Maciek Wielgus del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, in Germania, che ha condotto lo studio pubblicato oggi su Astronomy &Astrophysics .
Le osservazioni sono state effettuate con ALMA nelle Ande cilene, un radiotelescopio in comproprietà con l'European Southern Observatory (ESO), durante una campagna della collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) per l'immagine dei buchi neri. Nell'aprile 2017 l'EHT ha collegato insieme otto radiotelescopi esistenti in tutto il mondo, incluso ALMA, ottenendo la prima immagine in assoluto del Sagittario A* recentemente rilasciata. Per calibrare i dati EHT, Wielgus ei suoi colleghi, che sono membri della EHT Collaboration, hanno utilizzato i dati ALMA registrati contemporaneamente alle osservazioni EHT del Sagittario A*. Con sorpresa del team, c'erano più indizi sulla natura del buco nero nascosto nelle misurazioni solo di ALMA.
Per caso, alcune delle osservazioni sono state fatte poco dopo che un'esplosione o un bagliore di energia di raggi X è stata emessa dal centro della galassia, che è stata individuata dal telescopio spaziale Chandra della NASA. Si pensa che questo tipo di bagliori, precedentemente osservati con telescopi a raggi X e infrarossi, siano associati ai cosiddetti "punti caldi", bolle di gas caldo che orbitano molto velocemente e vicino al buco nero.
"Quello che è veramente nuovo e interessante è che tali bagliori erano finora chiaramente presenti solo nelle osservazioni a raggi X e infrarossi del Sagittario A*. Qui, vediamo per la prima volta un'indicazione molto forte che i punti caldi orbitanti sono presenti anche nelle radio osservazioni", afferma Wielgus, che è anche affiliato al Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polonia e alla Black Hole Initiative presso l'Università di Harvard, negli Stati Uniti.
"Forse questi punti caldi rilevati alle lunghezze d'onda dell'infrarosso sono una manifestazione dello stesso fenomeno fisico:quando i punti caldi che emettono infrarossi si raffreddano, diventano visibili a lunghezze d'onda più lunghe, come quelle osservate da ALMA e dall'EHT", aggiunge Jesse Vos, dottorato di ricerca studente della Radboud University, nei Paesi Bassi, che è stato anche coinvolto in questo studio.
Per molto tempo si è pensato che i bagliori provenissero da interazioni magnetiche nel gas molto caldo in orbita molto vicino al Sagittario A*, e le nuove scoperte supportano questa idea. "Ora troviamo forti prove dell'origine magnetica di questi bagliori e le nostre osservazioni ci danno un indizio sulla geometria del processo. I nuovi dati sono estremamente utili per costruire un'interpretazione teorica di questi eventi", afferma la coautrice Monika Mościbrodzka di Università Radboud.
ALMA consente agli astronomi di studiare l'emissione radio polarizzata del Sagittario A*, che può essere utilizzata per svelare il campo magnetico del buco nero. Il team ha utilizzato queste osservazioni insieme a modelli teorici per saperne di più sulla formazione del punto caldo e sull'ambiente in cui è incorporato, compreso il campo magnetico attorno al Sagittario A*. La loro ricerca fornisce vincoli più forti sulla forma di questo campo magnetico rispetto alle osservazioni precedenti, aiutando gli astronomi a scoprire la natura del nostro buco nero e dei suoi dintorni.
Le osservazioni confermano alcune delle precedenti scoperte fatte dallo strumento GRAVITY al Very Large Telescope (VLT) dell'ESO, che osserva nell'infrarosso. I dati di GRAVITY e ALMA suggeriscono entrambi che il bagliore ha origine in un ammasso di gas che vortica intorno al buco nero a circa il 30% della velocità della luce in senso orario nel cielo, con l'orbita del punto caldo quasi frontale .
"In futuro dovremmo essere in grado di tracciare i punti caldi attraverso le frequenze utilizzando osservazioni coordinate multilunghezza d'onda sia con GRAVITY che con ALMA:il successo di tale impresa sarebbe una vera pietra miliare per la nostra comprensione della fisica dei bagliori nel centro galattico", afferma Ivan Marti-Vidal dell'Università di Valencia in Spagna, coautore dello studio.
Il team spera anche di poter osservare direttamente i grumi di gas orbitanti con l'EHT, per sondare sempre più vicino al buco nero e saperne di più. "Speriamo che un giorno saremo a nostro agio nel dire che 'sappiamo' cosa sta succedendo in Sagittario A*", conclude Wielgus.
Questa ricerca è stata presentata nel documento "Orbital motion near Sagittarius A*—Constraints from polarimetric ALMA osservazioni" che apparirà in Astronomy &Astrophysics . + Esplora ulteriormente
