Due articoli – disponibili qui e qui – pubblicati sulla rivista “Astronomy & Astrophysics” riportano aspetti di una ricerca su Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. La collaborazione GRAVITY assieme ad altri ricercatori ha usato il VLTI dell’ESO in Cile per osservare alcune stelle attorno a Sagittarius A* con un ingrandimento 20 volte superiore a quanto fosse possibile prima del VLTI. Ciò ha permesso di scoprire un’altra stella relativamente vicina al buco nero supermassiccio ed esaminando l’orbita di quella e di altre stelle in quell’area hanno potuto stimare la massa di Sagittarius A* con una maggiore precisione.
Reinhard Genzel, direttore al Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) di Garching, in Germania, ha ricevuto il Premio Nobel nel 2020 per le sue ricerche su Sagittarius A*. Esse includono oltre trent’anni di osservazioni delle stelle che orbitano attorno ad esso dato che esse possono offrire informazioni indirette ma comunque preziose sul buco nero supermassiccio e testare effetti relativistici.
Strumenti sempre più potenti e sensibili sono stati usati per osservare le stelle che orbitano attorno a Sagittarius A*. Il VLTI (Very Large Telescope Interferometer) ha permesso di ottenere un ingrandimento 20 volte superiore ai precedenti di quell’area usando lo strumento GRAVITY, che combina le osservazioni dei quattro telescopi usati dal VLTI. I risultati hanno fornito informazioni più precise sulle stelle già conosciute e di scoprirne una finora sconosciuta, che è stata catalogata come S300.
Le osservazioni usate per questo studio sono state condotte tra il marzo e il luglio del 2021. Esse includono la stella catalogata come S29, quella che è arrivata più vicina a Sagittarius A* alla fine del maggio 2021 a circa 13 miliardi di chilometri. Può sembrare una distanza enorme ma la sua velocità, misurata in 8.740 km/s, è la più elevata tra le stelle dell’area perché se fosse inferiore la stella cadrebbe nel buco nero supermassiccio.
L’immagine (ESO/GRAVITY collaboration) mostra alcune osservazioni ottenute con lo strumento GRAVITY dell’area attorno a Sagittarius A*. Le traiettorie orbitali delle stelle S55 ed S29 sono indicate con le linee continue. Il cerchietto in basso indica l’ampiezza dell’orbita del pianeta Nettuno come riferimento per le dimensioni dell’area osservata.
Lo studio ha incluso la creazione di un modello che ha simulato le stelle che è stato prodotto usando una tecnica di apprendimento automatico chiamata teoria dei campi di informazione (Information Field Theory). A questo scopo, sono state utilizzate anche osservazioni passate condotte usando i vecchi strumenti NACO e SINFONI installati sul VLT e agli osservatori Keck e Gemini negli USA.
Il confronto tra i risultati delle simulazioni e le effettive osservazioni ha permesso di seguire le stelle che orbitano attorno a Sagittarius A* con una profondità e una precisione mai ottenuta prima. I movimenti delle stelle indicano che stanno orbitando attorno a una massa compatta circa 4,3 milioni di volte quella del Sole.
Potrebbero esserci altre stelle che passano perfino più vicino di S29 a Sagittarius A* ma sono troppo deboli per essere rilevate dagli strumenti attuali. Secondo Frank Eisenhauer dell’MPE, principale investigatore dello strumento GRAVITY, l’aggiornamento di questo strumento e l’attivazione del nuovo telescopio ELT dell’ESO permetteranno nel prossimo decennio ricerche ancor più approfondite dell’area centrale della Via Lattea e del suo buco nero supermassiccio. Tra le altre cose, potrebbe diventare possibile misurare la velocità di rotazione di Sagittarius A*.
Gli studi sui buchi neri supermassicci hanno varie ramificazioni. Si tratta di oggetti estremi che possono aiutare a testare i limiti delle attuali conoscenze nel campo della fisica. La loro influenza sull’evoluzione delle galassie che li ospitano e in particolare sulla formazione stellare è attualmente un importante campo di studi astronomici.
