Galassie Attive

Uno sguardo approfondito al buco nero di una galassia vicina rivela il punto di lancio dei getti intergalattici

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L'incredibile Event Horizon Telescope ce l'ha fatta di nuovo: ci è voluto straordinariamente immagini ad alta risoluzione della vicina galassia Centaurus A, che rivelano fasci gemelli di materiale che si allontanano dal buco nero supermassiccio nel suo cuore a una frazione significativa della velocità della luce.

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Il telescopio dell'orizzonte degli eventi sono in realtà molti telescopi diversi in tutto il mondo che possono osservare un oggetto contemporaneamente, quindi combinare i loro dati in un modo che dia loro il potere risolutivo di un telescopio essenzialmente le dimensioni della Terra . Ciò gli conferisce una vista incredibilmente acuta, l'equivalente di essere in grado di vedere un centesimo seduto sulla superficie della Luna. Il telescopio ci ha già mostrato l'ombra di un buco nero supermassiccio nella galassia M87, il campo magnetico del materiale che vortica intorno ad esso, e anche un getto che esplode da un lontano blazar.

Centaurus A è una galassia ellittica distante poco più di 12 milioni di anni luce. Questo è abbastanza vicino a noi su scala galattica. È anche il più vicino galassia attiva per noi, uno in cui il buco nero supermassiccio al suo centro sta attivamente divorando materia ed emettendo radiazioni.



La materia non cade semplicemente in un buco nero e - bloop! - scomparire. Si raccoglie in un disco attorno al buco nero, come l'acqua che vortica intorno a uno scarico in una vasca da bagno. Attrito in questo disco di accrescimento riscalda il materiale fino a milioni di gradi e risplende intensamente, emettendo luce dalle onde radio fino ai raggi gamma. Ciò rende il centro della galassia molto luminoso, sebbene nel caso di Centaurus A una spessa fascia di polvere attorno al centro della galassia blocchi gran parte di quella radiazione.

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Centaurus A (in alto a sinistra) è una galassia ellittica con un buco nero supermassiccio al centro che emette fasci di materia. Diversi telescopi consentono agli astronomi di ingrandire (in alto e al centro a destra) le parti interne dei getti, con l'immagine dell'Event Horizon Telescope (in basso a destra) che mostra dettagli mai visti prima. Credito: Università di Radboud; CSIRO/ATNF/I.Feain et al., R.Morganti et al., N.Junkes et al.; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al.; TANAMI/C. Mueller et al.; EHT/M. Janssen et al.

In molte di queste galassie un campo magnetico viene avvolto nel disco, creando due vortici simili a tornado cosmici che possono trascinare materiale su e lontano dal disco, accelerandolo a velocità estremamente elevate e lanciandolo nello spazio. In Centaurus A questi raggi, chiamati getti dagli astronomi, si muovono a velocità fino al 40% della velocità della luce. Sono così potenti che lasciano completamente la galassia, estendendosi per centinaia di migliaia di anni luce.

La fisica di come questi raggi vengono focalizzati e sparati non è ben compresa, motivo per cui gli astronomi sono molto ansiosi di vedere i centri di tali galassie in modo molto dettagliato. Ed è quello che offre l'Event Horizon Telescope.

I due getti possono essere visti... anche se sembrano quattro getti. È una specie di miraggio. I raggi sono in realtà coni e sono illuminati dai bordi: quando osserviamo il centro di un getto non stiamo guardando attraverso tanto materiale quanto quando guardiamo verso il bordo, quindi sembra più fioco. È come guardare una bolla di sapone e vederla come un cerchio sottile attorno al bordo. Questo è un effetto molto comune negli oggetti astronomici che sono vuoti al centro.

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I sottili gusci sferici di materiale nello spazio possono sembrare anelli, perché vediamo più materiale vicino ai bordi che attraverso il centro, rendendo il bordo luminoso e il centro più scuro. Credito: Phil Plait

I sottili gusci sferici di materiale nello spazio possono sembrare anelli, perché vediamo più materiale vicino ai bordi che attraverso il centro, rendendo il bordo luminoso e il centro più scuro. Credito: Phil Plait

Il getto a sinistra è puntato più o meno verso di noi e quello a destra è puntato lontano. Quello puntato verso di noi sembra più luminoso a causa di un effetto chiamato raggi relativistici . È complicato, ma quando qualcosa si muove vicino alla velocità della luce, la luce che emette tende a essere irradiata nella direzione in cui si sta muovendo. Il getto puntato su di noi ha la sua luce inviata più verso di noi, quindi sembra più luminoso, e quello puntato lontano ha la sua luce focalizzata in una direzione lontana da noi, quindi sembra più debole.

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L'immagine dell'Event Horizon Telescope dei getti in Centaurus A indica la posizione dell'invisibile buco nero supermassiccio (freccia), il motore che alimenta il fenomeno. Credito: EHT/M. Janssen et al., annotato da Phil Plait

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Un attento esame della geometria dei getti indica la posizione del buco nero supermassiccio centrale altrimenti invisibile nel Centaurus A, necessario per capire come lancia i getti. Una conclusione che gli astronomi hanno tratto da ciò è che i getti di Centaurus A assomigliano molto a quelli visti nell'enorme galassia ellittica M87, il precedente obiettivo del telescopio.

I buchi neri di tutte le dimensioni possono lanciare getti - da una massa di poche volte la massa del Sole fino a colossi con miliardi di masse solari - e alcune proprietà dei getti scalano con la massa del buco nero. Il buco nero nel Centaurus A è circa 55 milioni di volte la massa del Sole, proprio nel mezzo di quella gamma, e i getti sembrano seguire la stessa regola. Questo è un indizio importante su come funziona tutto questo.

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Centaurus A è una galassia ellittica con un ampio anello di polvere al centro (possibile a causa di una recente collisione con un'altra galassia) e il suo buco nero centrale sta lanciando getti di materia che si estendono per centinaia di migliaia di anni luce. L'Event Horizon Telescope mostra la regione centrale con dettagli senza precedenti. Credito: Università di Radboud; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al.; EHT/M. Janssen et al.

Queste immagini sono un enorme salto di risoluzione, 16 volte meglio di qualsiasi altra presa prima. Ma anche quelli ad alta risoluzione sono ancora possibili, zoomando a destra sul buco nero e possibilmente rivelando la sua ombra , come ha fatto Event Horizon Telescope con M87. Ciò aiuterà gli astronomi a imparare molto di più, come quanto siano potenti i campi magnetici vicino al buco nero, cosa succede proprio alla base del getto dove viene accelerato, quanto gas circonda il buco nero (sia nel disco che solo nel volume intorno).

Tuttavia, queste immagini vedono caratteristiche piccole come 15 miliardi di km di diametro, meno del doppio dell'orbita di Nettuno! Intendiamoci, Centaurus A è 120 milioni di trilioni di chilometri da noi , quindi è incredibile.

Noterò che tutti questi dati sono stati ottenuti in soli 105 minuti circa di osservazione del centro della galassia. È un risultato sorprendente e mostra che c'è ancora molto da fare. Molti astronomi sperano di ottenere presto osservazioni del buco nero supermassiccio nella nostra galassia.

In realtà è difficile da fare per vari motivi (ad esempio, il materiale si muove rapidamente e la luminosità cambia su scale temporali brevi, rendendo difficili queste osservazioni) ma ogni volta che vedo nuove immagini come queste, mi rende ancora più desideroso di vedere le nostre mostro locale. Speriamo presto!



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