Un curioso filamento fa forse compagnia al buco nero al centro della Via Lattea?

SgrA* è una sorgente radio molto compatta che si trova al centro della Via Lattea, nella costellazione del Sagittario, scoperta nel 1974 da Bruce Balik e Robert Brown. È stato successivamente compreso che la sua intensa emissione nelle bande radio, infrarosso e X è associata alla presenza di un buco nero supermassivo di circa tre milioni di masse solari. Questo buco nero non è l’unico abitante del centro galattico, che è al contrario una regione densamente popolata da stelle, resti di supernovae, nubi di gas e polveri. Anzi, recentemente è stato anche ipotizzata l’esistenza di un secondo buco nero, di massa più piccola… “solo” centomila volte la massa del Sole.

Il centro della Via Lattea è visto come il laboratorio ideale per studiare in dettaglio processi e fenomeni che avvengono nei nuclei, anche più luminosi, di galassie esterne alla nostra.

Le osservazioni radio hanno anche rilevato la presenza di alcune strutture filamentose, molte delle quali emettono radiazione di sincrotrone. Una di queste strutture, in particolare, sta suscitando l’interesse degli astronomi per le sue caratteristiche peculiari: lunga poco più di due anni luce, curva puntando proprio verso il buco nero centrale. Questo filamento è indicato con la sigla SgrAWF, che sta per Sagittarius A West Filament (Filamento Ovest di Sagittario A). Questa struttura, scoperta nel 2016 con le osservazioni del radiotelescopio VLA da Farhad Yusef-Zadeh, è diventata poi oggetto di studio da parte di un altro gruppo di astronomi, che ha utilizzato sempre il VLA per ottenere delle immagini molto più dettagliate, fresche di pubblicazione su ApJ Letters.

Con questi nuovi dati, gli scienziati hanno potuto tracciare il filamento arrivando molto più vicino alla posizione di SgrA* di quanto fatto in precedenza, così da indagare il rapporto che intercorre tra il buco nero supermassivo e il filamento stesso. La domanda più importante che si pongono gli scienziati è, infatti, se questa struttura sia davvero associata fisicamente con il buco nero oppure se si tratti di un oggetto lontano dal centro galattico, ma che sembra associato con il buco nero a causa di un effetto di coincidenza spaziale. Le nuove osservazioni non riescono a escludere completamente questa seconda possibilità, ma forniscono alcuni indizi importanti a sostegno della prima. Si tratta, infatti, dell’unica struttura filamentosa proiettata a una distanza di meno di un parsec da SgrA*; inoltre, la sua terminazione più luminosa nel punto di massima vicinanza a SgrA* punta proprio verso il buco nero e mostra una curva piuttosto netta, mentre le altre strutture filamentose curvano molto più dolcemente.

Nell’immagine radio ottenuta con i dati del radiotelescopio VLA, si distinguono il buco nero supermassivo SgrA* (sorgente luminosa in basso) e il curioso filamento radio (linea curva al centro). Crediti: NSF/VLA/UCLA/M. Morris et al.

Ma qual è dunque la natura reale di questo filamento?

Se SgrAWF fosse veramente associato al buco nero, le possibilità sono due:

  • Il filamento è composto da particelle sparate via dal buco nero supermassivo a velocità prossime a quelle della luce e confinate in una struttura cilindrica stretta a causa dell’intenso campo magnetico. Non si tratterebbe però di un vero e proprio getto come quelli che sono stati osservati in altri buchi neri supermassivi, sia per la sua ridotta luminosità che per la sua singolare curvatura. Se questa ipotesi venisse confermata, lo studio di SgrAWF ci fornirebbe informazioni importanti circa la geometria del campo magnetico nella regione centrale del nucleo della nostra Galassia, ovvero che il campo magnetico è ordinato e non caotico.
  • Il filamento è in realtà una stringa cosmica superconduttiva catturata dall’attrazione gravitazionale del buco nero. Questa seconda spiegazione suona sicuramente molto più fantasiosa, sebbene estremamente intrigante in quanto coinvolge fisica cosiddetta “esotica”. Una stringa cosmica è, infatti, un oggetto unidimensionale, ovvero è caratterizzato solo dalla propria lunghezza e non ha altezza o spessore. L’esistenza delle stringhe cosmiche è stata proposta nel 1976 dal fisico teorico Thomas Kibble nell’ambito delle teorie di Grande Unificazione. Si ipotizza che, subito dopo il Big Bang, tutte le forze note (gravitazionale, elettromagnetica, forte e debole) fossero espresse da un’unica SuperForza in quello che possiamo definire un Universo perfettamente simmetrico. L’universo avrebbe poi attraversato una “transizione di fase” con conseguente rottura della simmetria che ha portato alla nascita delle forze così come le conosciamo oggi. Il modello matematico di Kibble mostrava che durante la transizione di fase si generano dei “difetti” appunto a forma di stringhe. Potete immaginarle come le fratture che si possono formare nel ghiaccio quando l’acqua si congela. Le stringhe cosmiche superconduttive sono a loro volta un particolare tipo ipotizzato di stringhe cosmiche, che si comporterebbero come dei fili superconduttori, ossia in cui non ci sia alcuna resistenza al passaggio della corrente elettrica.

Future osservazioni nella banda radio permetteranno agli astronomi di distinguere tra le possibili spiegazioni per questa curiosa struttura filamentosa. Anche nel caso in cui si verificasse che il filamento non è collegato al buco nero centrale, la curvatura del filamento rimane davvero inusuale, e la sua origine merita di essere approfondita: questo curioso ripiegamento potrebbe trovarsi nelle vicinanze di un’onda d’urto o essere causato da un’onda d’urto, generata a sua volta dalla collisione dei venti stellari delle stelle massicce che circondano il buco nero con un’onda causata da un’esplosione stellare.

 

Bibliografia:

https://www.cfa.harvard.edu/news/2017-35
https://www.nature.com/articles/326742a0.pdf
https://www.nature.com/articles/326742a0.pdf

Immagine di copertina: Jurik Peter by Shutterstock

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Author: Sara Turriziani

Dottore di Ricerca in Astronomia. Membro dell’American Astronomical Society. Molto curiosa, ama esplorare il mondo che la circonda. Appassionata dello spazio da sempre, studia i buchi neri.

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