Comunicato Stampa

ALMA rivela un intenso campo magnetico vicino al buco nero supermassiccio

Illuminando i misteriosi meccanismi all'opera nei pressi dell'orizzonte degli eventi

16 Aprile 2015

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha rivelato un campo magnetico molto potente, molto più di tutti quelli finora trovati nel cuore delle galassie, vicino all'orizzonte degli eventi di un buco nero supermassiccio. Questa nuova osservazione aiuta gli astronomi a capire la struttura e la formazione dei massicci abitanti del centro delle galassie e i getti gemelli di plasma ad alta velocità che essi spesso emettono dai poli. I risultati saranno pubblicati nel numero del 17 aprile 2015 della rivista Science.

I buchi neri supermassicci, spesso con masse di milliardi di volte quella del Sole, si trovano nel cuore di quasi tutte le galassie dell'Universo. Su questi buchi neri può accrescere materia in enormi quantità per mezzo di un disco che li circonda. Mentre la maggior parte della materia cade sul buco nero, parte può sfuggire appena prima della cattura ed essere lanciata nello spazio a velocità vicine a quella della luce, sotto forma di un getto di plasma. Come questo accada non è ancora ben compreso, anche se si pensa che i forti campi magnetici, che agiscono in prossimità dell'orizzonte degli eventi, abbiano un ruolo cruciale nel processo, aiutando la materia a sfuggire dalle fauci spalancate dell'oscurità.

Finora sono stati indagati solo deboli campi magnetici, lontani - fino a diversi anni luce - dai buchi neri [1]. In questo studio, invece, gli astronomi della Chalmers University of Technology e dell'Onsala Space Observatory in Svezia hanno usato ALMA per rilevare segnali direttamente legati a un forte campo magnetico molto vicino all'orizzonte degli eventi del buco nero supermassiccio di una galassia lontana chiamata PKS 1830-211. Questo campo magnetico si trova esattamente nel luogo in cui la materia viene improvvisamente lanciata via dal buco nero sotto forma di getto.

L'equipe ha misurato la forza del campo magnetico studiando il modo in cui la luce è polarizzata, mentre si allontana dal buco nero.

"La polarizzazione è una proprietà importante della luce e viene usata molto anche nella vita quotidiana, per esempio negli occhiali da sole o negli occhiali 3-D al cinema", commenta Ivan Marti-Vidal, primo autore dell'articolo. "Quando viene prodotta in natura, la polarizzazione può essere usata per misurare i campi magnetici, poichè la luce cambia la sua polarizzazione quando attraversa un mezzo magnetizzato. In questo caso, la luce che vediamo con ALMA ha attraversato un materiale molto vicino al buco nero, una zona piena di plasma altamente magnetizzato."

Gli astronomi hanno applicato ai dati ALMA una nuova tecnica di analisi da essi stessi sviluppata e hanno trovato che la direzione del piano di polarizzazione della radiazione che proviene dal centro di PKS 1830-211 era ruotata [2]. Queste sono le lunghezze d'onda più corte mai usate per questo tipo di studio, che permette di sondare le regioni molto vicine al buco nero centrale [3].

"Abbiamo trovato un chiaro segnale di rotazione del piano della polarizzazione, un segnale centinaia di volte superiore al più alto mai trovato nell'Universo," conclude Sebastien Muller, co-autore dell'articolo. "La nostra scoperta è un balzo gigante in termini di frequenza di osservazione, grazie all'uso di ALMA, e in termini della distanza dal buco nero a cui viene sondato il campo magnetico - dell'ordine di alcuni giorni-luce dall'orizzonte degli eventi. Questi risultati, e gli studi futuri, ci aiuteranno a capire cosa stia realmente accadendo nell'immediata vicinanza di un buco nero supermassiccio."

Note

[1] Campi magnetici molto più deboli sono stati trovati nelle vicinanze del buco nero supermassiccio, ma relativamente quieto, che si trova al centro della Via Lattea. Osservazioni recenti hanno anche svelato campi magnetici deboli nella galassia attiva NGC 1275, rivelati a lunghezze d'onda millimetriche.

[2] I campi magnetici introducono la rotazione di Faraday, che fa ruotare il piano di polarizzazione in modi diversi a diverse lunghezze d'onda. Il modo in cui questa rotazione dipende dalla lunghezza d'onda ci dà informazioni sul campo magnetico nella regione.

[3] Le osservazioni con ALMA sono state effettuate a una lunghezza d'onda efficace di circa 0,3 millimetri, mentre quelle precedenti a lunghezze d'onda radio molto più lunghe. Solo la luce di lunghezza d'onda millimetrica può sfuggire dalle regioni più vicine al buco nero, mentre le radiazioni di lunghezza d'onda maggiore sono assorbite.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato presentato nell'articolo intitolato “A strong magnetic field in the jet base of a supermassive black hole” che verrà pubblicato da Science il 17 aprile 2015.

L'equipe è composta da I. Martí-Vidal (Onsala Space Observatory and Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Svezia), S. Muller (Onsala Space Observatory and Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Svezia), W. Vlemmings (Department of Earth and Space Sciences and Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology, Svezia), C. Horellou (Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Svezia) e S. Aalto (Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Svezia).

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS),  in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI).

La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1515.