Messier 87: un Orco nel cielo

• 2 marzo 2020

Era il 10 aprile 2019 quando veniva mostrata al mondo intero un' immagine fino ad allora impensabile.
Un' immagine, non una fotografia, che ritraeva un immenso buco nero nella gigantesca galassia ellittica conosciuta come Messier 87 o Virgo A. Scoperta nel 1781 dall'astronomo Charles Messier è una delle più grandi galassie ellittiche conosciute. Cinque volte più grande della nostra Via lattea, distante 55 milioni di anni luce e con una massa stimata in mille miliardi di masse solari equivalenti.
Mentre nella nostra Via Lattea fanno parte circa 200 ammassi globulari, in M 87 ne ritroviamo circa 15.000 , una quantità che è già indice di grandezza fuori dai normali canoni astronomici.
Anche a Sormano abbiamo voluto riprendere questa galassia non molto appariscente in fotografia ma incuriositi da un dettaglio che volevamo evidenziare. Non le solite braccia avvolte a spirale o le fasce oscure di polveri che caratterizzano molte galassie più fotogeniche ma un curioso”getto” luminoso che sembra uscire dal centro della galassia stessa.
Questo “getto” fotografato con i più potenti telescopi, nelle varie lunghezze d'onda in ottico, radio, raggi X ed UV, segue le linee di forza di un intenso campo magnetico ed è un tipo di radiazione prodotta da elettroni che si muovono a velocità prossima a quella della luce, detta luce di sincrotrone.
Si tratta di materiale espulso prima di venire risucchiato dall’orizzonte degli eventi. Il getto molto probabilmente ha una controparte che si estende anche dalla parte opposta della galassia invisibile quindi dal nostro punto di osservazione. È opinione diffusa in campo astronomico che il/i getti siano emessi da un ciclopico buco nero situato nel centro galattico: un ORCO insaziabile con una massa di circa 6,5 miliardi di masse solari (per avere un’idea dell’enormità di quanto detto, al centro della nostra Via Lattea la massa del buco nero è di ‘soli’ 4 milioni di masse solari).
Il mastodontico buco nero di M 87 è circondato da un enorme quantità di materiale, polveri e gas che ruotandogli intorno ad una velocità tale da emettere essa stessa radiazioni elettromagnetiche, viene poi inglobata in continuazione.
La Relatività generale formulata da Einstein afferma che l’orizzonte degli eventi sia il punto oltre il quale tutto ciò che entra non può più uscire (pensiamo alle cascate del Niagara: a mano a mano che ci si avvicina al bordo della cascata l’acqua aumenta di velocità), la materia aumenta la sua velocità sempre di più fino a quando arriva, riscaldandosi moltissimo, ad emettere radiazioni elettromagnetiche: dai raggi Gamma fino alle onde radio. A causa della fortissima gravità esercitata dal buco nero, la luce che rasenta il bordo si incurva entrando in orbita e a questo punto, l’orizzonte degli eventi appare come un cerchio nero all’interno perché nemmeno la luce può più uscire, mentre il bordo esterno apparirà luminosissimo. E' quasi certo che i buchi neri ruotino ad altissima velocità e quindi il bordo dell’orizzonte degli eventi ne deve necessariamente risentire mostrando, per effetto doppler, una sezione di cerchio più luminosa (in avvicinamento all’osservatore), ed una parte meno luminosa, quella in allontanamento.

I responsabili del progetto EHT (Event Horizon Telescope), una sorta di consorzio internazionale, unendo otto radiotelescopi dislocati in varie parti del mondo, a simulare un unico gigantesco radiotelescopio delle dimensioni pari alla Terra, riuscivano ad ottenere la prima immagine diretta di un buco nero.
Il merito dell’importante risultato è da attribuire agli operatori degli otto radiotelescopi, al Max Planck Institute for Radio Astronomy in Germania ed al Massachusset Institute of Technology’s Haystack Observatory.
L'EHT ha scelto di lavorare sul buco nero di M87, anche se situato ad una distanza molto maggiore rispetto al buco nero della nostra Via Lattea, perchè è molto più potente, di dimensioni maggiori e più facilmente osservabile dai vari telescopi sparsi nel mondo.

Studi più recenti effettuati da un team di ricercatori italo/svedese ha scoperto che le onde radio vicino al buco nero super massiccio di M87 vengono letteralmente attorcigliate dal suo fortissimo campo gravitazionale. Grazie alla cosiddetta “twisted light”, anch'essa prevista dalla Relatività Generale, è risultato che il buco nero ruota alla folle velocità di 120.000 chilometri al secondo.

Immagini del buco nero in M87 mostrate per la prima volta nella conferenza stampa del 10 aprile 2019:


Immagine da Chandra telescopio in orbita terrestre. Il centro galattico e l’intensa radiazione emessa nei raggi X.


Qui sotto: M87. Ripresa in infrarosso dal telescopio orbitale Spitzer mette in evidenza le tracce del getto di materiale ad alta velocità espulso dal buco nero centrale, nonché strutture formate da onde d’urto dovute alla collisione del getto con il mezzo interstellare.