Credito d'immagine: NRAO
Trenta anni dopo che gli astronomi hanno scoperto l'oggetto misterioso nel centro esatto della nostra Via Lattea, un team internazionale di scienziati è finalmente riuscito a misurare direttamente le dimensioni di quell'oggetto, che circonda un buco nero quasi quattro milioni di volte più massiccio del Sole. Questo è l'approccio telescopico più vicino ad un buco nero finora e mette una grande frontiera dell'astrofisica alla portata di osservazioni future. Gli scienziati hanno utilizzato il radiotelescopio Very Long Baseline Array (VLBA) della National Science Foundation per fare il salto di qualità.
"Questo è un grande passo avanti", ha affermato Geoffrey Bower, dell'Università della California-Berkeley. "Questo è qualcosa che la gente ha voluto fare per 30 anni", poiché l'oggetto del centro galattico, chiamato Sagittario A * (pronunciato "A-star"), è stato scoperto nel 1974. Gli astronomi hanno riportato le loro ricerche nell'edizione del 1 aprile di Science Express.
"Ora abbiamo una dimensione per l'oggetto, ma rimane ancora il mistero sulla sua esatta natura", ha aggiunto Bower. Il passo successivo, ha spiegato, è quello di imparare la sua forma, "così possiamo dire se si tratta di getti, un disco sottile o una nuvola sferica".
Il centro della Via Lattea, a 26.000 anni luce dalla Terra, è oscurato dalla polvere, quindi i telescopi a luce visibile non possono studiare l'oggetto. Mentre le onde radio provenienti dalla regione centrale della Galassia possono penetrare nella polvere, sono disperse dal plasma turbolento caricato nello spazio lungo la linea di vista sulla Terra. Questa dispersione aveva frustrato i precedenti tentativi di misurare le dimensioni dell'oggetto centrale, proprio come la nebbia offusca il bagliore di fari lontani.
"Dopo 30 anni, i radiotelescopi hanno finalmente sollevato la nebbia e possiamo vedere cosa sta succedendo", ha dichiarato Heino Falcke, dell'Osservatorio radio Westerbork nei Paesi Bassi, un altro membro del gruppo di ricerca.
L'oggetto luminoso che emette radio si adatterebbe perfettamente all'interno del percorso dell'orbita terrestre attorno al Sole, hanno affermato gli astronomi. Il buco nero stesso, calcolano, è largo circa 14 milioni di miglia e si adatterebbe facilmente all'interno dell'orbita di Mercurio. I buchi neri sono concentrazioni di materia così fitte che nemmeno la luce può sfuggire alla loro potente gravità.
Le nuove osservazioni VLBA hanno fornito agli astronomi il loro sguardo migliore su un sistema a buco nero. "Siamo molto più vicini a vedere gli effetti di un buco nero sul suo ambiente qui che in qualsiasi altro luogo", ha detto Bower.
Si ritiene che il buco nero centrale della Via Lattea, come i suoi cugini più massicci in nuclei galattici più attivi, attiri materiale dal suo ambiente circostante e nel processo che alimenta l'emissione delle onde radio. Sebbene le nuove osservazioni VLBA non abbiano fornito una risposta definitiva sulla natura di questo processo, hanno contribuito a escludere alcune teorie, ha affermato Bower. Sulla base dell'ultimo lavoro, ha spiegato, le principali teorie rimanenti sulla natura dell'oggetto che emette radio sono getti di particelle subatomiche, simili a quelli visti nelle radio galassie; e alcune teorie che riguardano l'accelerazione della materia vicino al bordo del buco nero.
Mentre gli astronomi studiavano il Sagittario A * a frequenze radio sempre più alte, la dimensione apparente dell'oggetto divenne più piccola. Anche questo fatto, ha detto Bower, ha contribuito a escludere alcune idee sulla natura dell'oggetto. La diminuzione delle dimensioni osservate con l'aumentare della frequenza, o la lunghezza d'onda più corta, offre anche agli astronomi un bersaglio allettante.
"Pensiamo di poter finalmente osservare a lunghezze d'onda abbastanza brevi da vedere un taglio quando raggiungiamo le dimensioni del buco nero stesso", ha detto Bower. Inoltre, ha detto, "nelle osservazioni future, speriamo di vedere un 'ombra' proiettata da un effetto lente gravitazionale della gravità molto forte del buco nero."
Nel 2000, Falcke e i suoi colleghi hanno proposto tale osservazione per motivi teorici, e ora sembra fattibile. "Immaginare l'ombra dell'orizzonte degli eventi del buco nero è ora alla nostra portata, se lavoreremo abbastanza duramente nei prossimi anni", ha aggiunto Falcke.
Un'altra conclusione raggiunta dagli scienziati è che "la massa totale del buco nero è molto concentrata", secondo Bower. Le nuove osservazioni VLBA forniscono, ha affermato, "la localizzazione più precisa della massa di un buco nero supermassiccio di sempre". La precisione di queste osservazioni consente agli scienziati di affermare che una massa di almeno 40.000 soli deve risiedere in uno spazio corrispondente alla dimensione dell'orbita terrestre. Tuttavia, quella cifra rappresenta solo un limite inferiore della massa. Molto probabilmente, gli scienziati ritengono che tutta la massa del buco nero - pari a quattro milioni di soli - sia ben concentrata all'interno dell'area inghiottita dall'oggetto radio-emittente.
Per effettuare la misurazione, gli astronomi hanno dovuto fare di tutto per eludere l'effetto di dispersione della "nebbia" al plasma tra il Sagittario A * e la Terra. "Abbiamo dovuto spingere al massimo la nostra tecnica", ha detto Bower.
Bower ha paragonato il compito di "cercare di vedere il tuo papero di gomma gialla attraverso il vetro smerigliato del box doccia." Facendo molte osservazioni, mantenendo solo i dati di massima qualità e rimuovendo matematicamente l'effetto di scattering del plasma, gli scienziati sono riusciti a effettuare la prima misurazione in assoluto delle dimensioni del Sagittario A *.
Oltre a Bower e Falcke, il team di ricerca comprende Robin Herrnstein della Columbia University, Jun-Hui Zhao del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Miller Goss del National Radio Astronomy Observatory e Donald Backer dell'Università della California-Berkeley. Falcke è anche professore a contratto presso l'Università di Nimega e scienziato in visita presso il Max-Planck Institute for Radioastronomy di Bonn, in Germania.
Il Sagittario A * fu scoperto nel febbraio del 1974 da Bruce Balick, ora all'Università di Washington, e Robert Brown, ora direttore del National Astronomy and Ionospheric Center della Cornell University. È stato dimostrato in modo conclusivo di essere il centro della Via Lattea, attorno alla quale ruota il resto della Galassia. Nel 1999, Mark Reid del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e i suoi colleghi hanno usato le osservazioni VLBA del Sagittario A * per rilevare il movimento della Terra in orbita attorno al centro della Galassia e hanno determinato che il nostro Sistema Solare impiega 226 milioni di anni per fare un circuito attorno al Galassia.
Nel marzo 2004, 55 astronomi si sono radunati presso la struttura dell'Osservatorio nazionale di radioastronomia a Green Bank, nella Virginia occidentale, per una conferenza scientifica che celebrava la scoperta del Sagittario A * alla Green Bank 30 anni fa. Durante questa conferenza, gli scienziati hanno svelato una targa commemorativa su uno dei telescopi di scoperta.
La Very Long Baseline Array, parte del National Radio Astronomy Observatory, è un sistema di radiotelescopio su tutto il continente, con 10 antenne paraboliche da 240 tonnellate che vanno dalle Hawaii ai Caraibi. Fornisce il massimo potere risolutivo, o capacità di vedere dettagli precisi, di qualsiasi telescopio in astronomia, sulla Terra o nello spazio.
Il National Radio Astronomy Observatory è una struttura della National Science Foundation, gestita in accordo con la cooperazione da Associated Universities, Inc.
Fonte originale: Comunicato stampa NRAO
