ALMA ha misurato la massa del buco nero con un'accuratezza senza precedenti

ALMA ha misurato la massa del buco nero con un'accuratezza senza precedenti

Gli astronomi, usando la velocità di rotazione di un disco di accrescimento, misuravano la massa di un buco nero, che era 660 milioni di volte più massiccio del Sole.

Sebbene sappiamo che i buchi neri sono grandi, ma come fanno gli astronomi a misurare la loro massa? Non possiamo entrare e pesarli. Fortunatamente, gli astronomi hanno molti modi intelligenti per misurare la massa di oggetti nell'universo, ei buchi neri non fanno eccezione.

Usando l'osservatorio più grande e potente del pianeta, gli astronomi potevano vedere in dettaglio la parte centrale di una galassia ellittica chiamata NGC 1332, che si trova a circa 75 milioni di anni luce da noi, per ottenere un quadro dettagliato dei gas turbinanti attorno a un buco nero supermassiccio centrale. Nonostante il fatto che la maggior parte delle galassie note abbia enormi buchi neri nei loro nuclei, il buco nero al centro di NGC 1332 è 660 milioni di volte più massiccio del nostro Sole.

La griglia Atakam Grande millimetro / submillimeter (ALMA) in Cile è stata utilizzata per ottenere questa elevata precisione, ma non ha guardato direttamente il buco nero, ma ha seguito la furiosa raffica di gas galattici bloccati all'interno del buco profondo del buco nero.

"Per calcolare la massa di un buco nero nel centro della galassia, dobbiamo misurare la velocità di qualcosa che ruota attorno ad esso", ha detto Aaron Barth dell'Università di Irvine in California e autore principale di uno studio pubblicato su Astrophysical Journal. "Per una misurazione accurata, dobbiamo esaminare in dettaglio il centro stesso della galassia, dove la forza gravitazionale di un buco nero è la forza dominante." "ALMA è un nuovo fantastico strumento per fare queste osservazioni."

Sappiamo tutti che i buchi neri sono neri. La loro massa ha un'enorme attrazione gravitazionale che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire a una trappola gravitazionale. Dal momento che non possiamo vederli, gli astronomi possono rilevare la presenza di buchi neri usando altri mezzi indiretti. Un modo è misurare le emissioni di gas caldo intrappolate dal disco di accrescimento del buco nero. Un altro modo: osservare come la massa di un buco nero deformi lo spazio-tempo, piegando la luce attorno ad esso.

Nel caso di NGC 1332, è possibile considerare un gas molecolare freddo che si trova in prossimità di un buco nero. Conoscendo la distanza della nube di gas dal buco nero, con l'aiuto di ALMA è possibile misurare la massa del buco nero con grande precisione. Lei è veramente mostruosa.

In questa galassia, il gas viene appiattito in un enorme disco che gira intorno a un buco nero con un raggio di 800 anni luce. Per fare un confronto, la distanza dal nostro sistema solare al sistema stellare più vicino Alpha Centauri è di poco più di 4 anni luce. Il raggio di questa colossale struttura è 200 volte più ampio. A lunghezze d'onda visibili, questo disco non può essere visto completamente e sembra una silhouette sullo sfondo di stelle densamente popolate. Tuttavia, ALMA scansiona lo spazio nella banda radio, e poiché il disco a gas freddo genera emissioni radio, consente agli astronomi di distinguere tra strutture "piccole", a soli 15 anni luce, all'interno del disco. Questa incredibile precisione di misurazione ha permesso di vedere la "sfera di influenza" di un buco nero a 80 anni luce dal centro. I gas in questa regione ruotano a una velocità di oltre 300 miglia al secondo.

Le precedenti misurazioni della massa del buco nero erano basate su osservazioni di luce visibile da gas ionizzato in dischi di accrescimento caldi. Sebbene osservatori come Hubble Space Telescope possano calcolare la massa di buchi neri, questi dischi di accrescimento caldi sono intrinsecamente turbolenti. Ciò aggiunge un maggior grado di incertezza nelle misurazioni visibili della luce.

Ma le emissioni da gas freddo molecolare (in questo caso, monossido di carbonio o emissioni di CO) nei dischi espansi provengono da condizioni molto più tranquille, fornendo agli astronomi un'accuratezza senza precedenti da misurare.

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