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Alcune foto sono destinate a entrare nella storia della Scienza. Una di queste è senza dubbio la prima immagine di Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio, con una massa equivalente a più di quattro milioni di volte quella del Sole, al centro della Via Lattea, a 27.000 anni luce dalla Terra.
Nel 2022 l'Event Horizon Telescope (EHT), una rete di 11 radiotelescopi sparsi per il nostro Pianeta, aveva catturato la prima immagine diretta di questo oscuro ospite della Galassia, più piccolo e difficile da studiare rispetto ad M87*, il primo buco nero ritratto nella "foto del secolo" nel 2019. Ora, un team di scienziati giapponesi ha rivisto i dati di quella foto. E ritiene che nella rappresentazione di Sagittarius A* ci sia un'imprecisione.
Quel disco è troppo tondo. Nella foto dell'EHT si può ammirare una sorta di anello o ciambella luminosa. In realtà di Sagittarius A* vediamo l'ombra centrale che segnala la presenza dell'orizzonte degli eventi, la frontiera di non ritorno che è per definizione la caratteristica di un buco nero. La struttura luminosa attorno è invece creata dalla materia che viene inghiottita dal buco nero.
In base al nuovo studio del National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), la forma ad anello non è del tutto accurata. Sagittarius A* ha, in base ai calcoli del team giapponese, un disco di accrescimento (cioè la regione in cui la materia ricade nel buco nero), più allungato, che non viene mostrato nell'immagine. La struttura ad anello sarebbe invece un "artefatto", creato dai metodi di analisi utilizzati dagli scienziati dell'EHT.
«L'immagine che noi ricaviamo è leggermente allungata nella direzione est-ovest, e la metà orientale è più luminosa della metà occidentale» spiega Miyoshi Makoto, Professore Associato del National Astronomical Observatory of Japan. «Pensiamo che questo aspetto significhi che il disco di accrescimento che circonda il buco nero sta ruotando a circa il 60% della velocità della luce».
Come si crea l'immagine che vediamo. Mano a mano che il materiale nel disco di accrescimento ricade verso Sagittarius A*, l'attrito e l'azione degli intensi campi magnetici riscaldano la materia e la fanno brillare nei raggi X e nella luce visibile, oltre a produrre emissioni radio. Ma la forma del disco di accrescimento è influenzata anche da altri fattori, come la quantità di momento angolare (spin) del buco nero, la quantità di materia che viene inglobata nel disco di accrescimento, l'attrazione gravitazionale del buco nero stesso.
Una sfida di dimensioni planetarie. Tutti questi fattori rendono i buchi neri supermassicci incredibilmente difficili da studiare e visualizzare. Per questo motivo entrambe le versioni di Sagittarius A*, quella ad anello originale e quella più allungata del gruppo giapponese, potrebbero essere accurate.
Per fotografare il buco nero al centro della Via Lattea, come per ottenere l'immagine del "primo" buco nero fotografato, M87*, il team dell'Event Horizon Telescope ha sfruttato un network di più radiotelescopi in cinque continenti collegati mediante la tecnica di Interferometria a Base Molto Ampia (VLBI) che consente di ottenere una risoluzione angolare in grado di osservare l'orizzonte degli eventi del buco nero e sincronizzare i dati provenienti dalle singole stazioni riceventi così da ottenere un'unica fotografia di grande dettaglio.
Così facendo è come se si lavorasse con un radiotelescopio grande come tutta la Terra, capace di ottenere un'immagine a risoluzione molto maggiore rispetto a quella che si potrebbe ottenere con un singolo strumento. Inoltre, l'ambiente attorno a Sagittarius A* è molto dinamico, e per analizzare i dati dell'EHT sono stati creati software appositi.
Una rappresentazione sempre più precisa. Nel nuovo studio, il team del NAOJ ha trattato gli stessi dati raccolti dall'EHT con più comuni metodi di analisi ed è arrivato a una rappresentazione un po' diversa, che potrebbe avere implicazioni sul movimento e la distribuzione della materia nel disco di accrescimento. «Nessun telescopio riesce a catturare un'immagine astronomica in modo perfetto», dice Miyoshi. «Per quanto riguarda le osservazioni di EHT, i dati interferometrici dei telescopi in rete possono presentare delle lacune. Durante l'analisi dei dati, gli scienziati devono utilizzare tecniche speciali per ricostruire un'immagine completa. È ciò che ha fatto il team EHT, ottenendo la foto del "buco nero rotondo"».
Rianalisi come questa, da parte dell'EHT e di altri gruppi di ricerca, potrebbero contribuire a una migliore comprensione della forma del disco di accrescimento attorno a Sagittarius A* e delle caratteristiche del buco nero stesso.
Fotogallery La storia delle immagini dei buchi neri
