La danza delle stelle intorno a Sagittarius A*

Ottenute le immagini più profonde e nitide del centro galattico

Immagini ottenute con lo strumento GRAVITY sul Very Large Telescope Interferometer dell'ESO tra marzo e luglio 2021, mostrano stelle in orbita molto vicine a Sgr A*, il buco nero supermassiccio nel cuore della Via Lattea.

Nel centro della Galassia, se fosse visibile direttamente in Visuale, vedremmo un gran numero di nebulose, resti di supernova e un’evidente maggiore concentrazione di stelle. A buon ingrandimento, confrontando scatti presi a intervalli regolari, ci accorgeremmo che alcune stelle sembrano muoversi intorno a un punto in cui non scorgiamo alcuna sorgente.

Immagine a largo campo in cui si proietta il Centro Galattico al confine tra le costellazioni del Sagittario e Ofiuco. La regione in cui è presente il buco nero supermassiccio è invisibile perché nascosta da una fitta coltre di stelle e nubi opache di gas e polveri interstellari.
(Foto di Giuseppe Donatiello presa dal Parco Nazionale del Pollino con teleobiettivo di 300mm)

Questa minuscola regione di spazio è completamente nascosta alla vista da opache nubi di polveri e gas (vedi immagine a largo campo), ma può essere sondata ad altre lunghezze d’onda, in particolare nel dominio radio e in infrarosso. Il centro galattico è una forte sorgente radio, catalogata come Sagittarius A. In essa fu identificata una sorgente puntiforme, denominata Sagittarius A*, che si scoprì occupare il centro dinamico della Via Lattea. È lì che risiede un buco nero supermassicio (SMBH).

Osservazioni infrarosse permisero di fendere il muro di stelle, polveri e gas, scoprendo una regione ricchissima di sorgenti interessanti che, come barche in regata intorno alla boa, doppiavano SgrA*. La maggior parte di tali sorgenti sono stelle e alcune descrivono orbite chiuse osservate con molta precisione. Grazie allo studio della loro cinemetica, Andrea Ghez è il suo gruppo poté stimare la massa del SMBH in circa 4 milioni masse solari. Rispetto ai suoi simili è un peso medio, alquanto tranquillo poiché solo di rado esibisce segnali della sua presenza nel corso di occasionali catture di gas.

Questa quiescenza non lo rende meno interessante, ma tutt’altro. SgrA* è uno degli oggetti cosmici più osservati. Purtroppo, a causa della sua posizione nel cielo, le osservazioni possono essere eseguite con profitto durante una breve finestra, quando la costellazione del Sagittario transita in meridiano.

Il SMBH locale è seguito da alcuni gruppi di studio internazionali. I più conosciuti sono quelli guidati dalla già menzionata Ghez e Reinhard Genzel, direttore del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) a Garching, in Germania.  Ghez e Genzel, insieme a Roger Penrose, ottennero il Premio Nobel per la Fisica nel 2020.

Genzel in particolare, ha osservato ininterrottamente la regione di SgrA* per trent’anni con tecniche sempre più evolute. Recentemente ha potuto farlo attraverso metodi d’interferometria ad altissima risoluzione al Very Large Telescope dell’Eso.

Il Very Large Telescope Interferometer (VLTI) attraverso lo strumento Gravity, ha ottenuto le immagini più profonde e nitide della regione intorno al SMBH. Gravity è uno strumento davvero eccezionale che combina per via interferometria la luce di tutte e quattro unità da 8,2 metri del VLT.  Questa tecnica è complessa, ma è vantaggiosa poiché aumenta di 20 volte la risoluzione che si avrebbe usando una sola unità.

Le nuove immagini hanno permesso di identificare una stella ancora più vicina in orbita intorno a SgrA*. Grazie allo studio della loro cinematica, il gruppo ha potuto rifinire la massa del buco nero.  Sapere come si muovono le stelle non è solo una mera curiosità da astronomi. Il loro studio permette di mettere alla prova la Teoria della Relatività e scoprire se il SMBH ruoti, nonché perfezionare le stime di massa.

Nostra animazione con immagini catturate dallo strumento Gravity del VLTI dell’ESO, ottenute tra marzo e luglio 2021. SgrA* si trova poco sopra la sorgente tenuta ferma al centro.

Le squisite osservazioni VLTI, condotte tra marzo e luglio 2021, hanno permesso di scorgere la nuova stella denominata S300 vicinissima a SgrA*. Nel corso della campagna di studio, è stata osservata anche la stella detentrice del record di vicinanza al buco nero, quella indicata come S29, che ha raggiunto il periastro alla fine di maggio 2021, passando a soli 13 miliardi di chilometri, circa 90 volte la distanza Sole-Terra, viaggiando a 8740 km/s. Nessun’altra stella è mai stata osservata passare così vicina o viaggiare tanto velocemente intorno a SgrA*.

Le nuove osservazioni, combinate con i dati precedenti del team, confermano che le stelle seguono esattamente i percorsi previsti dalla Relatività Generale ammettendo un oggetto compatto di 4,30 milioni di volte la massa del Sole a 27mila anni luce da noi. Questa è la migliore stima sinora ottenuta.

Con Gravity è stata utilizzata una nuova tecnica chiamata Information Field Theory che combina apprendimento automatico per creare un modello simulato e osservazione delle sorgenti vere. Questi dati sono stati affiancati con quelli ottenuti in precedenza al VLT nonché con il Telescopio Keck e il Gemini di NOIRLab negli Stati Uniti. Il team continuerà ad osservare SgrA* alla ricerca di stelle più deboli e più vicine ad esso anche con il costruendo Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO. Con tali informazioni si potrà scoprire se esso ruoti e a quale velocità.

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 298 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa a programmi Pro-Am nello studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.