Maggio 18, 2022

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Buco nero supermassiccio: prima immagine del Sagittario A* rivelata al centro della Via Lattea

Buco nero supermassiccio: prima immagine del Sagittario A* rivelata al centro della Via Lattea

È la prima osservazione diretta a confermare l’esistenza di un buco nero, noto come Sagittario A*, come cuore pulsante della Via Lattea.

I buchi neri non emettono luce, ma l’immagine mostra l’ombra del buco nero circondata da un anello luminoso, la luce è piegata dalla gravità del buco nero. Gli astronomi hanno affermato che il buco nero è quattro milioni di volte più grande del nostro sole.

Michael Johnson, astrofisico, Center for Astrophysics: “Per decenni, gli astronomi si sono chiesti cosa si cela nel cuore della nostra galassia, attirando le stelle in orbite strette con la sua immensa gravità” | Harvard e Smithsonian, in una dichiarazione.

“Usando un’immagine (Event Horizon Telescope o EHT), abbiamo zoomato mille volte più vicino a queste orbite, dove la gravità diventa un milione di volte più forte. A questa distanza ravvicinata, un buco nero accelera la materia per avvicinarsi alla velocità della luce e piega i fotoni ‘ percorsi in contorto (spaziotempo).”

Il buco nero si trova a circa 27.000 anni luce dalla Terra. Il nostro sistema solare si trova in uno dei bracci a spirale della Via Lattea, motivo per cui siamo così lontani dal centro galattico. Se potessimo vederlo nel cielo notturno, il buco nero sembrerebbe avere le stesse dimensioni di una ciambella sulla luna.

“Siamo rimasti sorpresi di quanto le dimensioni dell’anello corrispondessero alle aspettative della teoria della relatività generale di Einstein”, ha affermato in una dichiarazione lo scienziato del progetto EHT Jeffrey Bauer dell’Istituto di astronomia e astrofisica, Academia Sinica, Taipei.

“Queste osservazioni senza precedenti hanno notevolmente migliorato la nostra comprensione di ciò che sta accadendo (al centro) della nostra galassia e forniscono nuove informazioni su come questi buchi neri giganti interagiscono con l’ambiente circostante”.

I risultati di questa scoperta pionieristica sono stati pubblicati giovedì in un numero speciale di Lettere del diario astrofisico.

Alla ricerca di un buco nero

Gli astronomi hanno impiegato cinque anni per catturare e confermare questa immagine e questa scoperta. In precedenza, gli scienziati hanno osservato le stelle in orbita attorno ad alcuni oggetti massicci invisibili al centro della galassia.

Il Premio Nobel 2020 per la Fisica Assegnato agli scienziati Roger Penrose, Reinhard Genzel e Andrea Geis per le loro scoperte sui buchi neri, comprese le prove condivise da Geis e Genzel sulla massa di un oggetto al centro della Via Lattea.
Il Premio Nobel per la Fisica è stato assegnato per le scoperte di buchi neri che hanno rivelato

Ramesh Narayan, astrofisico teorico del Center for Astrophysics: “Ora vediamo che il buco nero inghiotte gas e luce vicini, trascinandoli in un cratere senza fondo” | Harvard e Smithsonian, in una dichiarazione. “Questa immagine conferma decenni di lavoro teorico per capire come i buchi neri mangiano”.

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Questa scoperta è stata resa possibile da oltre 300 ricercatori di 80 istituzioni che lavorano con la rete di otto diversi radiotelescopi in tutto il mondo che compongono l’Event Horizon Telescope.

Il telescopio prende il nome dall ‘”orizzonte degli eventi”, il punto in cui la luce non può sfuggire al buco nero. Questa rete globale di telescopi costituisce essenzialmente un singolo telescopio virtuale “a grandezza naturale” quando tutti e otto sono collegati e le osservazioni sono affiancate.

È la seconda immagine di un buco nero, con un allungamento Il primo è il risultato EHT dell’imaging M87* Nel cuore della lontana galassia Messier 87, situata a 55 milioni di anni luce di distanza, nel 2019.
Questi pannelli mostrano le prime due immagini di un buco nero.  A sinistra c'è l'M87 *, e a destra c'è l'arco A *.

Sebbene le due immagini siano simili, l’arco A* è oltre 1.000 volte più piccolo di M87*.

“Abbiamo due tipi completamente diversi di galassie e due masse molto diverse di buchi neri, ma vicino al bordo di questi buchi neri sembrano sorprendentemente simili”, ha affermato Sera Markov, co-presidente dell’EHT Science Council e professore di astrofisica teorica presso l’Istituto. L’Università di Amsterdam in un comunicato.

“Questo ci dice che (la teoria di Einstein) della relatività generale governa queste cose da vicino, e qualsiasi differenza che vediamo più lontano deve essere dovuta a differenze nei materiali che circondano i buchi neri”.

Impossibile fare una foto

Sebbene il buco nero della Via Lattea sia più vicino alla Terra, è stato difficile fotografarlo.

“Il gas vicino ai buchi neri si muove alla stessa velocità – più o meno la stessa velocità della luce – attorno a Sgr A* e M87*”, lo scienziato EHT Chi-kwan Chan presso lo Steward Observatory e il Dipartimento di Astronomia e Data Science Institute dell’Università dell’Arizona ha detto in una dichiarazione. .

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“Ma quando il gas impiega giorni o settimane per orbitare attorno al più grande M87*, nel molto più piccolo Sgr A* completa un’orbita in pochi minuti. Ciò significa che la luminosità e la configurazione del gas attorno a Sgr A* stavano cambiando rapidamente mentre la collaborazione EHT lo stava osservando, un po’ come cercare di fare un’immagine chiara di un cucciolo che si insegue velocemente la coda.

Se i due buchi neri supermassicci M87* e Sagittario A* fossero uno accanto all'altro, il Sagittario A* sarebbe sminuito da M87*, che è più di 1.000 volte più massiccio.

La rete globale di astronomi ha dovuto sviluppare nuovi strumenti per consentire il rapido movimento del gas intorno al Sagittario A*. L’immagine risultante è la media delle varie immagini scattate dal team. Catturare l’immagine del Sagittario A* è stato come scattare una foto di un granello di sale a New York con una fotocamera a Los Angeles, secondo i ricercatori del Caltech.

“Questa immagine dell’Event Horizon Telescope richiede molto di più della semplice ripresa di un’immagine da telescopi sulle cime delle alte montagne. È il prodotto sia di osservazioni del telescopio tecnicamente impegnative che di algoritmi computazionali innovativi”, ha affermato Katherine Bowman, ricercatrice di Rosenberg e assistente professore di informatica e scienze matematiche, ingegneria elettrica e astronomia presso il California Institute of Technology, durante una conferenza stampa.

Quella foto di un buco nero che hai visto ovunque?  Ringrazio questo studente laureato per averlo reso possibile
Bowman ha anche lavorato al servizio fotografico M87* Condivisa nel 2019. Nonostante il fatto che la foto A* del Sagittario possa sembrare sfocata, “È una delle foto più nitide di sempre”, ha detto Bowman.

Ogni telescopio è stato spinto al suo limite massimo, che è chiamato limite di diffrazione, o il numero massimo di minute caratteristiche che può vedere.

“E questo è fondamentalmente il livello che stiamo vedendo qui”, ha detto Johnson durante la conferenza stampa. “Non è chiaro perché per rendere l’immagine più chiara, dobbiamo allontanare i nostri telescopi o spostarci su frequenze più alte”.

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Intuizione

Ottenere immagini di due buchi neri completamente diversi consentirà agli astronomi di determinare le loro somiglianze e differenze e capire meglio come si comporta il gas attorno ai buchi neri supermassicci, che possono contribuire alla formazione e all’evoluzione delle galassie. Si ritiene che i buchi neri siano al centro della maggior parte delle galassie e agiscano da motori.

Il Sagittario A* si trova al centro della nostra galassia, mentre M87* si trova a più di 55 milioni di anni luce dalla Terra.

Nel frattempo, il team EHT sta lavorando per espandere la rete del telescopio e fare aggiornamenti che potrebbero portare a immagini più straordinarie e persino filmati di buchi neri in futuro.

Il buco nero della Via Lattea ha causato l'espulsione di una stella dalla nostra galassia

Catturare un buco nero in movimento può mostrare come cambia nel tempo e cosa fa il gas mentre orbita attorno al buco nero. Bowman e il membro dell’EHT Antonio Fuentes, che si uniranno al Caltech come ricercatore post-dottorato in ottobre, stanno sviluppando metodi che consentiranno loro di collegare insieme le immagini dei buchi neri per riflettere questo movimento.

Questa “prima immagine diretta del gigante gentile al centro della nostra galassia” è solo l’inizio, ha affermato Ferial Ozil, membro dell’EHT Science Council e professore di astronomia e fisica e preside associato per la ricerca presso l’Università dell’Arizona. Conferenza stampa.

“Questa immagine è una testimonianza di ciò che possiamo ottenere, quando uniamo le nostre menti come comunità di ricerca globale per rendere l’apparentemente impossibile e possibile”, ha affermato in una nota il direttore della National Science Foundation Sithuraman Panchanathan. “La lingua, i continenti e persino la galassia non possono ostacolare ciò che l’umanità può ottenere quando ci uniamo per il bene comune di tutti”.