Il team internazionale della Gravity Collaboration ha ottenuto le immagini più profonde e più nitide che mai della regione intorno a Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia.
Grazie a ingrandimenti 20 volte superiori è stato possibile scoprire vicino al nostro buco nero una stella mai vista prima, chiamata S300, oltre a effettuare misurazioni dettagliate di S29, la stella nota più vicina a Sagittarius A*. Seguendo le orbite degli astri al centro della nostra Via Lattea, il team ha, inoltre, fatto la misura più precisa della massa del buco nero.
Le osservazione sono state realizzate con il Very Large Telescope Interferometer (Vlti) dell’Eso. I risultati sono stati pubblicati su Astronomy & Astrophysics in due diversi articoli (paper 1 – paper 2).
Mirando a nuove potenzialità di indagini per espandere lo studio di ormai tre decenni sulle stelle che orbitano intorno a Sagittarius A*, è stata sviluppata una nuova tecnica di analisi dal team guidato da Reinhard Genzel, direttore del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) di Garching, in Germania, e premio Nobel nel 2020 per la ricerca sul buco nel nostro centro galattico.
«Quanto è massiccio esattamente? Ruota? Le stelle intorno a esso si comportano esattamente come ci aspettiamo dalla teoria della relatività generale di Einstein? – dice Reinhard Genzel, coautore degli articoli – Il modo migliore per rispondere a queste domande è seguire le stelle su orbite vicine al buco nero supermassiccio. E qui dimostriamo che possiamo farlo con una precisione mai raggiunta prima».
Lo strumento unico che la collaborazione ha sviluppato si chiama Gravity e combina le osservazioni simultanee dei quattro telescopi da 8,2 metri del Very Large Telescope (VLT) dell’ESO, complesso situato in Cile, utilizzando la tecnica dell’interferometria. Per ottenere le nuove immagini, gli astronomi hanno sfruttato l’apprendimento automatico, confrontando cioè alcune simulazioni delle orbite delle stelle attorno a Sagittarius A* con le osservazioni di Gravity.
Il confronto ha permesso al team di trovare e tracciare le stelle più vicine al nostro centro galattico con una profondità e una precisione senza precedenti. Inoltre, ha permesso la scoperta della stella S300, mai vista in precedenza, mostrando quanto sia potente questo metodo di indagine anche per oggetti molto deboli vicino al buco nero.
«Seguire le stelle su orbite ravvicinate intorno a Sagittarius A* ci permette di sondare con precisione il campo gravitazionale intorno al buco nero massiccio più vicino alla Terra, di testare la relatività generale e di determinare le proprietà del buco nero», afferma Genzel.
Le orbite tracciate delle stelle vicine al centro galattico risultano quindi coerenti con la teoria di Einstein se il buco nero ha massa 4,30 milioni quella del Sole: questa risulta così la stima della massa di Sagittarius A* più precisa fornita fino ad oggi. Il team, inoltre, ha determinato che il buco nero è distante 27 000 anni luce da noi.
Nelle ultime osservazioni, realizzate tra marzo e luglio 2021, il team si è concentrato sul misurare in dettaglio le orbite delle stelle mentre si avvicinavano al buco nero: S29 è così risultata la stella più ‘coraggiosa‘, osservata a maggio mentre passava a soli 13 miliardi di chilometri da Sagittarius A* alla straordinaria velocità di 8740 chilometri al secondo. Nessun’altra stella è mai risultata così vicino né viaggiare così velocemente intorno al buco nero.
Con l’evoluzione della futura versione Gravity+, il team cercherà di trovare stelle così vicine a Sagittarius A* che le loro orbite sentiranno gli effetti gravitazionali causati dalla rotazione del buco nero. Misurare la velocità di queste stelle con grande precisione sarà tra i compiti del prossimo Extremely Large Telescope di Eso, in costruzione nel deserto cileno di Atacama.
Immagine: stelle con orbite molto vicine a Sagittarius A* (Crediti: Eso/Gravity Collaboration)