Gli astronomi stanno tentando di trovare la prova definitiva della teoria della relatività generale di Einstein, cercando di ottenere un’immagine diretta dell’ombra di un buco nero. Questa osservazione è possibile combinando il segnale proveniente da radiotelescopi sparsi in tutto il mondo, utilizzando la tecnica chiamata interferometria a lunghissima base (Very Long Baseline Interferometry, Vlbi). I radiotelescopi coinvolti sono posizionati ad altitudini elevate per ridurre al minimo il disturbo derivante dall’atmosfera, in siti remoti caratterizzati da un cielo sereno, e stanno osservando la radiosorgente compatta Sagittarius A* (Sgr A*), localizzata al centro della Via Lattea.
Rappresentazione schematica delle osservazioni Vlbi a 1,3 mm di Sagittario A* (Sgr A*) nel centro Galattico, eseguite nel 2013. I riquadri mostrano le possibili forme della sorgente di emissione che risultano essere coerenti con le misurazioni. Per una migliore visualizzazione delle dimensioni angolari, sui modelli viene sovrapposto un cerchio bianco di 50 micro secondi d’arco. La posizione del telescopio Apex nell’emisfero meridionale, in Cile, fornisce linee di base interferometriche più lunghe, consentendo di raggiungere una risoluzione angolare migliore del doppio rispetto alle osservazioni precedenti. Questa configurazione consente infatti di ottendere una risoluzione spaziale di soli 3 raggi Schwarzschild in Sgr A *. Crediti: Eduardo Ros / Thomas Krichbaum (MPIfR)
Il team coinvolto in questa ricerca ha osservato Sgr A* nel 2013, utilizzando i radiotelescopi Vlbi posizionati in quattro siti diversi: il telescopio Apex in Cile, l’array Carma in California, il Jcmt e lo Sma alle Hawaii e il telescopio Smt in Arizona. Sgr A* è stato rilevato in tutte le stazioni e la lunghezza della linea di base (baseline) più lunga ha raggiunto quasi 10mila chilometri, consentendo di raggiungere una risoluzione angolare tale da rivelare una sorgente ultra-compatta e asimmetrica (non puntiforme).
«La partecipazione del telescopio Apex quasi raddoppia la lunghezza delle linee di base più lunghe, rispetto alle osservazioni precedenti, e consente di ottenere una risoluzione spettacolare di soli 3 raggi di Schwarzschild», afferma Ru-Sen Lu del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) di Bonn, in Germania, autore principale della pubblicazione. «Con tale risoluzione è stato pertanto possibile rivelare i dettagli della radio sorgente centrale, che sono più piccoli delle dimensioni attese del disco di accrescimento», aggiunge Thomas Krichbaum, promotore delle osservazioni mm-VLBI con Apex.
La posizione di Apex nell’emisfero australe migliora considerevolmente la qualità dell’immagine di una sorgente posizionata così a sud nel cielo quale è Sagittarius A * (-29 gradi di declinazione). Apex ha spianato la strada verso l’inclusione di Alma nelle osservazioni dell’Event Horizon Telescope (Eht), che attualmente vengono eseguite una volta all’anno.
«Abbiamo lavorato duramente, a un’altitudine di oltre cinquemila metri, per installare l’attrezzatura che ha permesso a Apex di fare osservazioni Vlbi a una lunghezza d’onda di 1,3 mm», afferma Alan Roy di MPIfR, guida del team Vlbi all’Apex. «Siamo orgogliosi delle buone prestazioni che Apex ha dimostrato di possedere in questo esperimento». Il radiotelescopio Apex da 12 m è stato dotato di attrezzature speciali, tra cui registratori a banda larga e un maser a idrogeno molto stabile per eseguire osservazioni interferometriche congiunte con gli altri telescopi Vlbi.
Il team ha utilizzato una procedura di fitting per studiare la struttura di Sgr A* alla scala dell’orizzonte degli eventi. «Abbiamo iniziato a capire quale potrebbe essere la struttura alle scale dell’orizzonte degli eventi, piuttosto che trarre generiche conclusioni dalle visibilità campionate. È molto incoraggiante constatare che una struttura ad anello concorda molto bene con i dati raccolti, anche se non possiamo escludere altri modelli, ad esempio una composizione di spot brillanti», aggiunge Ru-Sen Lu. Le future osservazioni, che verranno effettuate con più telescopi aggiunti a Eht, risolveranno le ambiguità residue ancora insite in queste immagini.
Il buco nero al centro della nostra galassia è inserito in un mezzo interstellare denso, che potrebbe influenzare la propagazione delle onde elettromagnetiche lungo la linea di vista. «Tuttavia, la scintillazione interstellare, che in teoria può portare ad avere distorsioni dell’immagine, non sembra essere un effetto dominante alla lunghezza d’onda di 1,3 mm», afferma Dimitrios Psaltis dell’Università dell’Arizona, project scientist di Eht.
«I risultati ottenuti sono un passo importante verso lo sviluppo dell’Event Horizon Telescope», afferma Sheperd Doeleman del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e direttore del progetto Eht. «L’analisi di nuove osservazioni, che dal 2017 include anche Alma, ci porterà a compiere un altro passo avanti nell’osservazione per immagini (imaging) del buco nero al centro della nostra Galassia».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Detection of Intrinsic Source Structure at ∼3 Schwarzschild Radii with Millimeter-VLBI Observations of SAGITTARIUS A*” di Ru-Sen Lu et al