Gli astronomi rilevano forti campi magnetici fluttuanti ai margini del buco nero centrale della Via Lattea

Una nuova immagine dalla collaborazione dell'Event Horizon Telescope (EHT) che coinvolge scienziati del Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian (CfA) hanno rilevato campi magnetici forti e organizzati che emergono dal bordo del buco nero supermassiccio Sagittarius A* (Sgr A*).

Questa nuova immagine del mostro in agguato nel cuore della Via Lattea, vista per la prima volta in luce polarizzata, rivela una struttura del campo magnetico sorprendentemente simile a quella del buco nero al centro della galassia M87, suggerendo la presenza di un forte campo magnetico. I campi possono essere comuni a tutti i buchi neri. Questa somiglianza suggerisce anche la presenza di un getto nascosto in Sgr A*.

I risultati sono stati pubblicati in Lettere del diario astrofisico.

Gli scienziati hanno rivelato la prima immagine di Sgr A* – che si trova a circa 27.000 anni luce dalla Terra – nel 2022, rivelando che sebbene il buco nero supermassiccio della Via Lattea sia mille volte più piccolo e meno massiccio di M87, appare straordinariamente simile. .

Ciò ha portato gli scienziati a chiedersi se i due condividessero tratti comuni al di fuori del loro aspetto. Per scoprirlo, il team ha deciso di studiare Sagittarius A* in luce polarizzata. Precedenti studi sulla luce attorno a M87* avevano rivelato che i campi magnetici attorno al gigantesco buco nero gli permettevano di respingere potenti getti di materiale nell’ambiente circostante. Basandosi su questo lavoro, nuove immagini rivelano che lo stesso potrebbe valere per Sagittarius A*.

“Quello che stiamo vedendo ora è che ci sono campi magnetici forti, contorti e organizzati vicino al buco nero al centro della Via Lattea”, ha detto Sarah Isson, collega di Einstein nell'Hubble Fellowship Program della NASA. ) è un astrofisico e co-leader del progetto.

“Oltre al fatto che Sgr A* ha una struttura di polarizzazione sorprendentemente simile a quella vista nel buco nero più grande e potente M87*, abbiamo imparato che campi magnetici forti e ordinati sono essenziali per il modo in cui i buchi neri interagiscono con il gas e la materia che li circonda. “

La luce è un'onda elettromagnetica oscillante o in movimento che ci consente di vedere gli oggetti. A volte la luce oscilla in una direzione preferita, che chiamiamo “polarizzata”. Sebbene la luce polarizzata ci circondi, è indistinguibile per l’occhio umano dalla luce “normale”.

Nel plasma che circonda questi buchi neri, le particelle che orbitano attorno alle linee del campo magnetico impartiscono uno schema di polarizzazione perpendicolare al campo. Ciò consente agli astronomi di vedere dettagli più chiari di ciò che sta accadendo nelle regioni del buco nero e di mappare le linee del loro campo magnetico.

“Immaginando la luce polarizzata del gas caldo e incandescente vicino ai buchi neri, deduciamo direttamente la struttura e la forza dei campi magnetici che collegano il flusso di gas e materia di cui il buco nero si nutre ed emette”, ha affermato la Harvard Black Hole Initiative. Compagno. Partecipante al progetto Angelo Ricarte. “La luce polarizzata ci insegna molto sull’astrofisica, sulle proprietà del gas e sui meccanismi che si verificano quando un buco nero si alimenta”.

Ma fotografare i buchi neri in luce polarizzata non è facile come indossare un paio di occhiali da sole polarizzati, e questo è particolarmente vero per Sgr A*, che cambia così rapidamente che non rimane fermo quando si scatta una foto. L’imaging del buco nero supermassiccio richiede strumenti sofisticati oltre a quelli precedentemente utilizzati per catturare M87*, un bersaglio molto più stabile.

“È entusiasmante essere riusciti a creare un'immagine polarizzata di Sagittarius A*. La prima immagine ha richiesto mesi di intensa analisi per comprenderne la natura dinamica e rivelarne la mesostruttura”, ha affermato Paul Tiede, astrofisico e ricercatore post-dottorato della SAO.

“Realizzare un'immagine polarizzata aumenta la sfida della dinamica dei campi magnetici attorno al buco nero. I nostri modelli spesso prevedono campi magnetici altamente turbolenti, il che rende molto difficile creare un'immagine polarizzata. Fortunatamente, il nostro buco nero è molto più silenzioso, rendendolo la prima immagine possibile.”

Gli scienziati sono entusiasti di ottenere immagini di entrambi i buchi neri supermassicci in luce polarizzata, perché queste immagini e i dati che le accompagnano forniscono nuovi modi per confrontare e contrapporre buchi neri di diverse dimensioni e masse. Con il miglioramento della tecnologia, è probabile che le immagini rivelino sempre più segreti, somiglianze e differenze tra i buchi neri.

“M87* e Sgr A* sono diversi in alcuni aspetti importanti: M87* è molto più grande e attira la materia dall'ambiente circostante a un ritmo molto più veloce”, ha affermato Michie Bobock, ricercatore post-dottorato presso l'Università dell'Illinois Urbana-Champaign. “Quindi, avremmo potuto aspettarci che anche i campi magnetici apparissero molto diversi. Ma in questo caso, si sono rivelati abbastanza simili, il che potrebbe significare che questa struttura è comune a tutti i buchi neri.”

“Una migliore comprensione dei campi magnetici vicino ai buchi neri ci aiuta a rispondere a molte domande aperte, da come si formano e vengono sparati i getti a cosa alimenta i bagliori luminosi che vediamo negli infrarossi e nei raggi X”.

L'EHT ha effettuato diverse osservazioni dal 2017 e prevede di osservare nuovamente Sagittarius A* nell'aprile 2024. Ogni anno, le immagini migliorano man mano che l'EHT incorpora nuovi telescopi, maggiore larghezza di banda e nuove frequenze di osservazione. Le espansioni pianificate per il prossimo decennio consentiranno filmati ad alta risoluzione di Sagittarius A*, potrebbero rivelare getti nascosti e consentire agli astronomi di osservare caratteristiche di polarizzazione simili in altri buchi neri. Nel frattempo, estendere l’EHT allo spazio fornirà immagini dei buchi neri più nitide che mai.

Il CfA sta conducendo diverse iniziative chiave per migliorare drasticamente l’EHT nel prossimo decennio. IL EHT di prossima generazione (ngEHT) È in corso un progetto di aggiornamento trasformativo dell'EHT, con l'obiettivo di portare online più nuove parabole radio, consentendo osservazioni multicolori simultanee e aumentando la sensibilità complessiva dell'array.

L’espansione dell’array ngEHT consentirà filmati in tempo reale di buchi neri supermassicci su scale dell’orizzonte degli eventi. Questi film risolveranno la struttura dettagliata e le dinamiche vicino all'orizzonte degli eventi, concentrandosi sulle caratteristiche gravitazionali del “campo forte” previste dalla relatività generale, nonché sull'interazione tra l'accrescimento e il rilascio di getti relativistici che scolpiscono strutture su larga scala nell'universo. .

allo stesso tempo, Esploratore del buco nero Il concetto di missione BHEX estenderà l'EHT nello spazio, producendo le immagini più nitide nella storia dell'astronomia. BHEX consentirà il rilevamento e l’imaging di un “anello fotonico” – una struttura ad anello tagliente formata da una potente emissione di lenti attorno ai buchi neri.

Le proprietà del buco nero sono impresse sulla dimensione e sulla forma dell’anello fotonico, rivelando le masse e gli spin di dozzine di buchi neri e, a loro volta, mostrando come questi oggetti esotici crescono e interagiscono con le galassie che li ospitano.