La prima immagine diretta di un buco nero che espelle un getto relativistico

Vi ricordate il gigante affamato al centro della galassia M87, protagonista della prima foto storica di un buco nero nel 2019? Ebbene, per la prima volta l'anello luminoso che circonda il buco nero è stato fotografato insieme al potentissimo getto di materiale espulso dalla regione attorno a M87.

È la prima volta che accade: in precedenza le due strutture - l'ombra del buco nero e il suo getto - erano state immortalate soltanto separatamente. L'immagine è stata pubblicata su Nature.

Alla sorgente del getto. Anche se la caratteristica più spesso associata ai buchi neri supermassicci è quella di inglobare materia e radiazioni nelle immediate vicinanze, questi mostri celesti possono emettere getti di plasma potentissimi che si estendono ben oltre le galassie in cui si annidano.

L'origine di queste strutture che gli esperti chiamano getti relativistici non è ancora del tutto chiara: «Sappiamo che i getti sono espulsi dalla regione che circonda i buchi neri, ma ancora non capiamo di preciso come questo avvenga» spiega Ru-Sen Lu dell'Osservatorio Astronomico di Shanghai, in Cina, primo autore dello studio. «Per studiare tutto questo in modo diretto abbiamo bisogno di vedere la fonte del getto il più vicino possibile al buco nero». La nuova immagine permette proprio questo: mostra infatti il punto in cui la base del getto si connette alla materia che ruota attorno al buco nero M87.

Collaborazione intercontinentale. La foto è stata ottenuta dal Global Millimeter Vlbi Array (Gmva), integrato dall'Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (Alma) e dal Greenland Telescope (Glt). Insieme questi strumenti formano una rete di radiotelescopi sparsi per il mondo che lavorano all'unisono come fossero un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra stessa, con notevoli capacità di discernere anche i più piccoli dettagli nella regione che circonda il buco nero M87.

Il protagonista. M87 è un buco nero 6,5 miliardi di volte più massiccio del Sole situato in una galassia a 55 milioni di anni luce dalla Terra. Il materiale che orbita attorno al buco nero si riscalda ed emette radiazioni che la gravità di M87 deforma e in parte cattura (in un processo noto come accrescimento), generando quella struttura ad anello che abbiamo visto nella foto del 2019, ottenuta dall'Event Horizon Telescope (EHT). Si ritiene che il getto relativistico (in passato fotografato da Hubble) abbia origine da quello stesso materiale, ma nessuno aveva finora potuto osservare direttamente la fonte del getto.

Anche se il soggetto della nuova immagine è sempre M87, «noi lo abbiamo osservato con alta sensibilità ad una lunghezza d'onda leggermente più grande (3,5 mm) e quindi più adatta a rivelare le strutture più estese della sorgente.

Le immagini hanno infatti mostrato che la struttura ad anello intorno al buco nero è più estesa di quanto si credeva e che questo anello è collegato al getto relativistico visto in M87.

Per la prima volta vediamo quindi il collegamento tra la materia che circonda il buco nero e la base del getto relativistico», hanno spiegato Gabriele Giovannini e Marcello Giroletti dell'Inaf di Bologna, tra gli autori dello studio. Per ottenere l'immagine storica del 2019, l'Event Horizon Telescope aveva lavorato nella lunghezza d'onda di 1,3 mm.

Qualche elemento in più. Nella nuova lunghezza d'onda, il diametro dell'anello luminoso attorno al buco nero è risultato del 50 per cento più grande di quanto osservato dall'Event Horizon Telescope. Come spiegato dagli scienziati dell'Inaf, le nuove osservazioni rivelano anche che M87 non sembra particolarmente "affamato", ossia che consuma materia a bassa velocità, convertendo solo una piccola frazione di essa in radiazioni.