Il buco nero supermassiccio M87*, il protagonista della prima immagine di un buco nero rilasciata dall’Event Horizon Telescope (Eht) nel 2019, ha campi magnetici forti tali da impedirgli occasionalmente di inghiottire la materia vicina.
È quanto emerge da un nuovo studio che ha analizzato le particelle cariche attorno a M87* mostrando come la luce ruota intorno al buco nero supermassiccio, situato a circa 54 milioni di anni luce dalla Terra.

La prima fotografia di un buco nero, con al centro M87* e definita lo scatto del secolo, è stata ottenuta grazie a una campagna osservativa globale realizzata nel 2017: questa ha sfruttato la tecnica nota come Very-Long-Baseline Interferometry (Vlbi) che sincronizza diversi telescopi in tutto il mondo per creare un enorme telescopio virtuale di dimensioni pari a quelle della Terra.
Due anni più tardi è avvenuta la pubblicazione di questa immagine storica, mostrando a tutti l’ambiente che circonda M87*, ovvero l’anello infuocato di plasma caldo attorno all’orizzonte degli eventi, cioè la regione in cui luce e materia sono destinate a essere divorate dal supermassiccio.

Una vista del buco nero supermassiccio M87 in luce polarizzata. Crediti: Event Horizon Telescope 2021

In seguito, nel 2021, la collaborazione Eht ha rilasciato una seconda immagine straordinaria di M87* mostrando, per la prima volta, la luce polarizzata intorno a un buco nero.
Questa immagine ha rivelato le direzioni dei campi elettrici oscillanti, ossia il fenomeno conosciuto come polarizzazione lineare. Tale riscontro ha fornito ai ricercatori il primo segnale che vicino al supermassiccio M87* siano presenti campi magnetici molto ordinati e forti.

Ora, una ulteriore prova a sostegno arriva da una nuova analisi dei dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), radiotelescopio che ha fornito osservazioni chiave per la campagna Eht del 2017. 

La recente ricerca, pubblicata su The Astrophysical Journal Letters, descrive per la prima volta il modo in cui la luce proveniente dal bordo del buco nero supermassiccio si muove a spirale mentre sfugge all’intensa gravità del supermassiccio. I campi elettrici della luce, dunque, si attorcigliano in direzione lineare: un fenomeno che prende il nome di polarizzazione circolare.
Studiare questa spirale di luce, quindi comprendere ad esempio se ruota in senso orario o antiorario mentre viaggia, fornisce informazioni sul campo magnetico e sui tipi di particelle ad alta energia intorno al buco nero.

«La polarizzazione circolare è l’ultimo segnale che abbiamo cercato nelle prime osservazioni dell’Eht del buco nero M87*, ed è stato di gran lunga il più difficile da analizzare – afferma Andrew Chael, coautore dello studio – Questi nuovi risultati ci danno la certezza che la nostra immagine di un forte campo magnetico che permea il gas caldo che circonda il buco nero è quella giusta».

Le simulazioni ricreate al computer di questa spirale di luce hanno mostrato ai ricercatori che i forti campi magnetici di M87* spingono indietro la materia che sta cadendo verso il supermassiccio. Questi riscontri forniscono, così, informazioni fondamentali per comprendere come i buchi neri siano in grado di espellere getti a velocità prossime a quelle della luce, prima che la materia attraversi l’orizzonte degli eventi del buco nero.

Immagine in evidenza: simulazione al computer di un disco di plasma, ossia di particelle cariche, attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia M87. Una nuova analisi della luce polarizzata circolarmente, o a spirale, nelle osservazioni Eht, mostra che i campi magnetici vicino al buco nero sono forti. (Crediti: Eht/ Ian Stephens/ George Wong).