Rintracciato buco nero al centro di una galassia grazie ai radio getti che produce

Molte galassie – compresa la Via Lattea –  contengono nuclei galattici attivi in quanto emettono molta radiazione elettromagnetica (in particolare le onde radio). Gli astronomi pensano che queste emissioni siano alimentate da buchi neri, che attraverso dischi di accrescimento di materiale che ruota a spirale verso l’interno crea dei getti lungo gli assi perpendicolari ai dischi. Questi getti ad alta energia e ad alta velocità sono chiamati radio getti  o getti relativistici, e spiegano abbastanza bene la radiazione che osserviamo in molte galassie. Ma in molti casi gli scienziati non capiscono ancora pienamente i processi che formano questi getti.

La galassia M87 è una galassia che rappresenta una delle più forti sorgenti di onde radio del cielo. Il suo buco nero e il relativo disco di accrescimento sono stati studiati in passato ma è stato difficile definire le posizioni relative del buco nero e la base dei getti. Almeno finora: ieri su Nature alcuni ricercatori hanno pubblicato uno studio che finalmente sembra aver rintracciato la forma del getto e, da questo, la posizione del buco nero. E i due luoghi sembrano essere molto più vicini che in altre galassie.

I getti radio emettono una radiazione chiamata di sincrotrone, che viene generata da particelle relativistiche (ossia che viaggiano quasi alla velocità della luce), e che viaggiano su un percorso curvo. Anche se il fenomeno prende il nome dagli acceleratori di particelle ciclici (sincrotroni), in realtà il fenomeno si può osservare anche in natura. In questo caso, si ritiene che il materiale a spirale del disco di accrescimento generi forti campi magnetici che guidano questa accelerazione. Il meccanismo che guida la formazione degli stessi getti non è stato ancora capito a fondo, anche se è noto che ci deve essere emissione di materia per garantire la conservazione del momento angolare. Nessuno sa esattamente come ciò effettivamente accade.

Al fine di ottenere una migliore comprensione del meccanismo che sta dietro la formazione dei getti, gli astronomi hanno osservato le loro strutture. Ma, almeno finora, la risoluzione è stata limitata, e la posizione del buco nero che provoca il getto non è stato determinato con precisione.

Gli autori della nuova ricerca hanno utilizzato il radio getto della galassia stessa per trovare la posizione del buco nero rispetto alla base del getto. Hanno misurato con precisione la posizione (posizione angolare, in millisecondi d’arco) di sei frequenze nel radio getto assumendo che il getto sia a forma di cono.

Una volta ottenuta l’equazione che descrive la forma del getto, in cui la distanza è più o meno l’inverso della frequenza, semplicemente hanno estrapolato la base del getto.

Poi hanno calcolato la distanza tra la base e il buco nero reale, chedovrebbe essere di appena 0,007-0,01 parsec, ovvero circa 14-23 multipli del raggio di Schwarzschild del buco nero (che può essere considerato equivalente all’orizzonte degli eventi dei buchi neri non rotanti).

Per capire le distanze, è circa 10 volte la distanza tra il Sole e i margini del sistema solare.

Si tratta di una separazione significativamente più piccola rispetto a qualsiasi misurazione precedente.

Questo studio presenta la prima misura accurata della posizione del buco nero che provoca il radio getto al centro di M87. Ora gli scienziati si aspettano di poter realizzare immagini a maggiore risoluzione della galassia per sondare il flusso di materia dal disco di accrescimento del getto e, magari, capire meglio il meccanismo sottostante.