Sagittarius A*: l’immagine del gas freddo attorno al buco nero della Via Lattea

Grazie alle osservazioni dell’Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA), gli astronomi sono riusciti ad ottenere la prima immagine del disco di gas freddi che si trova attorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, Sagittarius A*.

Questo enorme buco nero, della dimensione di 4 milioni di soli, si trova a 26 mila anni luce dalla Terra, esattamente al centro della nostra spirale di stelle. Sagittarius A* è, come tutti i buchi neri, circondato dal disco di accrescimento, formato da gas e materia che ruota attorno ad esso in una spirale che conduce la materia, sempre più velocemente, all’interno del buco nero, oltrepassandone l’orizzonte degli eventi. Nel caso di Sagittarius A*, i gas si spingono fino ad una distanza di qualche decimo di anno luce da questo spaventoso limite.

Fino ad ora gli astronomi e gli astrofisici avevano ottenuto immagini della componente calda di questo gas, ma ora grazie ad ALMA, sembra ci sia ottenuta la prima immagine della sua componente più fredda, dove il freddo è assolutamente relativo visto che si parla di temperature attorno ai 10 mila gradi. Una temperatura enormemente calda, ma relativamente fredda se paragonata con le decine di milioni di gradi della componente più calda dei gas del disco di accrescimento.

La componente calda dei gas del disco di Sagittarius A* emette radiazioni elettromagnetiche nei raggi X, per questo può essere osservata dai telescopi spaziali che scrutano l’Universo in questa banda. Grazie a queste osservazioni si è potuto osservare come i gas caldi formino un flusso quasi sferico attorno al buco nero, senza una particolare evidenza di rotazione.

Per osservare la componente fredda di questi gas invece, è necessario osservare lo spazio nelle radiazioni che hanno lunghezze d’onda nell’ordine dei millimetri, con strumenti come ALMA. Sfruttando questo tipo di osservazione si può mappare la componente fredda dei gas di un buco nero, osservando la ricombinazione dell’idrogeno che ha luogo al suo interno. Alle temperature a cui si trovano questi gas infatti, l’atomo di idrogeno cede e acquista continuamente elettroni, un evento che emette le radiazioni elettromagnetiche nella lunghezza d’onda del millimetro, osservate da telescopi come ALMA. Grazie a questo tipo di osservazione e all’alta sensibilità di ALMA, Elena Murchikova, dell’Institute for Advanced Study of Ptinceton, ha potuto rilevare, assieme ai suo colleghi, il debole segnale radio che arriva fino ad un centesimo di anno luce dal buco nero.

Con queste ultime osservazioni i ricercatori hanno potuto stabilire che l’idrogeno che compone questo gas freddo, ha una massa pari ad un decimo di Giove. Inoltre il gas presenta un effetto Doppler con la componente che si muove verso la Terra che ha una lunghezza d’onda verso il blu, ed una componente che punta invece nella direzione opposta è ha lunghezze d’onda verso il rosso. Questo particolare aspetto indica che il gas freddo è quindi in rotazione.

Grazie a questo tipo di studi aumentano quindi le nostre conoscenza su Sagittarius A* e, più in generale sulle caratteristiche dei buchi neri supermassiccio. Come ha infatti affermato la Murchikova: “siamo stati i primi in grado di ottenere un’immagine di questo disco inafferrabile e a studiarne la rotazione. Stiamo anche analizzando l’accrescimento sul buco nero. È uno studio importante, perché si tratta del buco nero supermassiccio a noi più vicino. E nonostante questo non abbiamo ancora compreso bene come funzioni il suo accrescimento. Speriamo che queste nuove osservazioni di Alma aiutino il buco nero a svelarci alcuni dei suoi segreti”.