Impressione artistica. Credit: Keio University

Battiti di ciglia

Gli astronomi che utilizzano l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno trovato oscillazioni quasi periodiche di onde millimetriche provenienti dal centro della Via Lattea, luogo in cui, come sappiamo, risiede Sagittarius (Sgr) A*. Il team ha interpretato questi “battiti di ciglia” come dovuti alla rotazione di punti radio che circondano il buco nero supermassiccio con un raggio dell’orbita più piccolo di quello di Mercurio. Questo è un indizio interessante per investigare sullo spazio-tempo in presenza di una gravità estrema.

È noto che Sgr A* a volte divampa in lunghezze d’onda millimetriche”, dice Yuhei Iwata, autore principale dell’articolo pubblicato su Astrophysical Journal Letters, laureatosi presso la Keio University, in Giappone. “Questa volta, utilizzando ALMA, abbiamo ottenuto dati di alta qualità della variazione dell’intensità delle onde radio di Sgr A* per una durata di 10 giorni, 70 minuti al giorno. Quindi abbiamo trovato due tendenze: variazioni quasi periodiche con una scala temporale tipica di 30 minuti e variazioni lente di un’ora“.

Gli astronomi ritengono che è come se un buco nero supermassiccio con una massa di 4 milioni di soli si trovasse al centro di Sgr A*. I bagliori di Sgr A* sono stati osservati non solo nella lunghezza d’onda millimetrica, ma anche nella luce infrarossa e nei raggi X. Tuttavia, le variazioni rilevate con ALMA sono molto più piccole di quelle rilevate in precedenza ed è possibile che questi livelli di piccole variazioni si verifichino sempre in Sgr A*.

Il buco nero stesso non produce alcun tipo di emissione. La fonte dell’emissione è il disco gassoso attorno al buco nero:il gas attorno al buco nero non va dritto al pozzo gravitazionale, ma ruota attorno al buco nero per formare un disco di accrescimento.

Orbita estremamente ridotta

Il team si è concentrato su brevi variazioni temporali e ha scoperto che il periodo di variazione di 30 minuti è paragonabile al periodo orbitale del bordo più interno del disco di accrescimento con il raggio di 0,2 unità astronomiche (1 unità astronomica corrisponde alla distanza tra la Terra e il Sole: 150 milioni di chilometri). Per fare un confronto, Mercurio, il pianeta più interno del sistema solare, gira intorno al Sole a una distanza di 0,4 unità astronomiche. Considerando la massa colossale al centro del buco nero, il suo effetto di gravità è estremo anche nel disco di accrescimento.

La variazione dell’emissione millimetrica da Sgr A* rilevata con ALMA. I diversi punti di colore mostrano il flusso a frequenze diverse (blu: 234,0 GHz, verde: 219,5 GHz, rosso: 217,5 GHz). Le variazioni con un periodo di circa 30 minuti sono visualizzate nel diagramma. Credits: Y. Iwata et al./Keio University

Questa emissione potrebbe essere correlata ad alcuni fenomeni esotici che si verificano nelle immediate vicinanze del buco nero supermassiccio“, afferma Tomoharu Oka, professore alla Keio University.

Scenario e ipotesi

Il loro scenario è il seguente. I punti caldi si formano sporadicamente nel disco e ruotano attorno al buco nero, emettendo forti onde millimetriche. Secondo la teoria della relatività speciale di Einstein, l’emissione è ampiamente amplificata quando la sorgente si sta spostando verso l’osservatore con una velocità paragonabile a quella della luce. La velocità di rotazione del bordo interno del disco di accrescimento è piuttosto grande, quindi si manifesta questo straordinario effetto. Gli astronomi ritengono che questa sia l’origine della variazione a breve termine dell’emissione millimetrica da Sgr A*.

Il team suppone che la variazione possa influire sullo sforzo di creare un’immagine del buco nero supermassiccio con il telescopio Event Horizon. “In generale, più veloce è il movimento, più difficile è scattare una foto dell’oggetto“, afferma Oka. “Invece, la variazione dell’emissione stessa fornisce spunti convincenti per il movimento del gas. Potremmo assistere al momento stesso dell’assorbimento di gas da parte del buco nero con una campagna di monitoraggio a lungo termine con ALMA“. 

I ricercatori mirano a ricavare informazioni indipendenti per comprendere l’ambiente mistificante attorno al buco nero supermassiccio.

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