I campi magnetici all’ombra del buco nero

LA POLARIZZAZIONE CI RIVELA COME FUNZIONA IL CUORE DI M87

Questa nuova immagine è un aggiornamento di quella famosa presentata nel 2019, che non è una vera fotografia. L’immagine realizzata dalla collaborazione Event Horizon Telescope (Eht) mostrava una struttura luminosa ad anello con una regione più scura al centro e sfumata al bordo interno: l’ombra del buco nero. Una regione con le dimensioni del Sistema solare alla distanza di Messier 87, la galassia gigante ellittica che domina l’Ammasso di galassie nella Vergine e già nota per la presenza di un brillante getto relativistico, accessibile anche a strumentazioni amatoriali.

Si trattava di una ricostruzione basata sui dati raccolti nel 2017 con otto radiotelescopi sparsi su tutto il mondo e che osservarono il cuore della galassia come se fossero un unico enorme strumento. Questo è stato possibile grazie all’interferometria e una complessa analisi dei dati raccolti dagli strumenti, tra cui Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e Apex (Atacama Pathfinder EXperiment).

Quella immagine nascondeva abilmente alcuni artefatti (ed è questa la ragione per cui aveva un aspetto sfumato) ma celava anche qualche informazione in più sull’ambiente del buco nero supermassiccio. Analizzando ancora i dati, i ricercatori coinvolti nella collaborazione hanno scoperto che una frazione significativa della radiazione registrata era di tipo polarizzato.

La radiazione elettromagnetica si dice polarizzata quando vibra esclusivamente in una certa orientazione. Di norma la radiazione vibra in tutte le direzioni perpendicolari a quella di propagazione, però con appositi filtri possiamo selezionare un certo piano. Una emissione polarizzata rivela la presenza di intensi campi magnetici.

Nel caso di M87, la radiazione polarizzata permette di capire come si comportano i campi magnetici vicino al buco nero e il meccanismo che produce i potenti getti relativistici, estesi anche migliaia di anni luce. L’analisi ha richiesto alcuni anni, ma alla fine i ricercatori sono stati in grado di mostrare tale processo e di visualizzarlo nelle regioni più luminose dell’immagine precedente. Il team è riuscito a produrre un’immagine più nitida della regione vicina all’ombra, mappandone le linee del campo magnetico.

Le linee riprodotte nella nuova immagine non sono veri dettagli, ma una rappresentazione dell’orientamento dei campi magnetici che circondano l’ombra del buco nero. Queste informazioni sono fondamentali per capire come la materia cade all’interno della voragine gravitazionale e come parte di essa riesca a sfuggire per formare i getti.

View of the M87 jet in the visible and polarised-light view of the jet and supermassive black hole

Per qualche ragione, il buco nero non riesce a ingurgitare tutto quello che si avvicini all’orizzonte degli eventi: avviene che una quantità di materia carica elettricamente riesca a eludere l’intensa attrazione gravitazionale, per essere accelerata a velocità prossime a quelle della luce lungo stretti getti, collimati dall’intenso campo magnetico rotante.

La nuova immagine di M87* (l’asterisco si legge “star” e identifica il buco nero) fornisce una vista su questo meccanismo in una regione appena fuori il limite di non ritorno. Le nuove scoperte si accordano con un modello che prevede la presenza di gas fortemente ionizzato, in grado di subire un effetto repulsivo da parte del campo magnetico oppure di essere lanciato verso il buco nero.

La collaborazione Eht punta a un potenziamento della rete con aggiornamenti tecnologici, per rivelare meglio la struttura del campo magnetico e facciano comprendere il comportamento del gas caldo in quella regione distante 55 milioni di anni luce.

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