L’Event Horizon Telescope ha rilasciato i risultati sulla luce che proviene da bordo del buco nero supermassiccio di M87.
La collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) ha pubblicato nuovi risultati che descrivono per la prima volta come la luce proveniente dal bordo del buco nero supermassiccio M87* si muove a spirale mentre sfugge all’intensa gravità del buco nero, una caratteristica nota come “polarizzazione circolare”. Il modo in cui il campo elettrico della luce preferisce ruotare in senso orario o antiorario mentre viaggia fornisce informazioni sul campo magnetico e sui tipi di particelle ad alta energia attorno al buco nero. Il nuovo articolo, pubblicato oggi su Astrophysical Journal Letters, supporta i risultati precedenti dell’EHT secondo cui il campo magnetico vicino al buco nero M87* è abbastanza forte da impedire al buco nero di inghiottire occasionalmente la materia vicina.
Polarizzazione circolare
La polarizzazione circolare è il segnale finale che è stato cercato nelle prime osservazioni dell’EHT del buco nero M87, ed è stato il più difficile da analizzare. 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 osservazioni dell’EHT senza precedenti consentono di rispondere a domande di vecchia data su come i buchi neri consumano materia e lanciano getti al di fuori delle galassie che li ospitano.
La prima immagine
Nel 2019, l’EHT ha pubblicato la sua prima immagine di un anello di plasma caldo vicino all’orizzonte degli eventi di M87*. Nel 2021, gli scienziati dell’EHT hanno pubblicato una seconda immagine che mostra le direzioni dei campi elettrici oscillanti del buco nero. Nota come polarizzazione lineare, questo risultato fu il primo segno che i campi magnetici vicini al buco nero erano ordinati e molto intensi. Le nuove misurazioni della polarizzazione circolare – che indicano come i campi elettrici della luce si muovono a spirale attorno alla direzione lineare dall’analisi del 2021 – forniscono prove ancora più conclusive di questi forti campi magnetici.
Il segnale in polarizzazione circolare è 100 volte più debole dei dati non polarizzati che sono stati utilizzati per realizzare la prima immagine del buco nero. Trovare questo segnale debole nei dati è stato come cercare di ascoltare una conversazione accanto a un martello pneumatico. È stata una ricerca minuziosa che ha dovuto testare attentamente i metodi di analisi per determinare cosa fosse realmente il segnale e cosa invece no.
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Prove inequivocabili
Il team ha eseguito diversi test sui dati e tutti hanno trovato prove inequivocabili dell’esistenza di luce polarizzata circolarmente vicino all’orizzonte degli eventi. Alla fine, poiché le misurazioni della polarizzazione circolare effettuate dall’EHT erano molto più deboli rispetto ai set di dati precedenti, il team non è stato in grado di fornire un’immagine della “manualità” della luce a spirale. Invece, il team è stato in grado di determinare che la parte della luce polarizzata circolarmente o a spirale potrebbe essere solo una piccola frazione della luce totale che costituisce l’immagine del buco nero.
Questa misurazione è stata utilizzata per testare diverse teorie sulla forma e il movimento del plasma e del campo magnetico attorno al buco nero, inclusa una serie di simulazioni di supercomputer all’avanguardia. Le osservazioni sulla polarizzazione circolare hanno rafforzato i risultati precedenti, indicando che i campi magnetici sono abbastanza forti da respingere la materia in caduta e aiutare a lanciare i forti getti di plasma che vediamo estendersi in tutta la galassia M87.
L’analisi sul set di dati
Sebbene i dati EHT esistenti non siano abbastanza sensibili per determinare la struttura della polarizzazione circolare del buco nero, il team nutre grandi speranze per il futuro. L’analisi in corso sul set di dati raccolti dall’EHT più recenti potrebbe produrre rilevamenti migliori di questo segnale e rispondere a ulteriori domande sul fatto se le coppie di particelle materia-antimateria costituiscano il plasma al di fuori dell’orizzonte degli eventi e su come vengono accelerate a velocità vicine alla velocità della luce.
L’EHT sta crescendo rapidamente, con nuovi telescopi e una migliore tecnologia in tutti i nostri siti, fornendoci una serie di dati più sensibili e dettagliati con cui lavorare. È solo questione di tempo prima che nuove e importanti scoperte vengano alla luce.
