Il buco nero M87 spara getti quasi alla velocità della luce

La galassia Messier 87 (M87) si trova a 55 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione della Vergine. Questa è una galassia gigante con 12mila ammassi globulari, i 200 ammassi globulari della Via Lattea sembrano modesti in confronto. Al centro di M87 c'è un buco nero con una massa di 6,5 miliardi di masse solari. Questo è il primo buco nero per il quale esiste un'immagine, creato nel 2019 dalla collaborazione di ricerca internazionale Event Horizon Telescope.

Questo buco nero M87 emette un getto di plasma a velocità vicine alla velocità della luce, chiamato getto relativistico 6mila anni luce. L'enorme energia richiesta per alimentare questo jet probabilmente deriva dall'attrazione gravitazionale del buco nero. Ma non è ancora del tutto chiaro come sorga un tale jet e cosa ne garantisca la stabilità su enormi distanze.

M87 attrae la materia, che ruota nel disco in un'orbita restringente fino a quando non viene assorbita dal buco nero. Il jet viene lanciato dal centro del disco di accrescimento che circonda M87 e i fisici teorici della Goethe University, insieme a scienziati provenienti da Europa, Stati Uniti e Cina, hanno modellato questa regione in grande dettaglio. Hanno utilizzato la simulazione XNUMXD più complessa su un supercomputer, che utilizza una quantità impressionante di tempo della CPU per la simulazione, e hanno dovuto risolvere simultaneamente le equazioni della teoria della relatività generale di Albert Einstein, le equazioni dell'elettromagnetismo di James Maxwell e le equazioni dell'idrodinamica di Leonard Euler . Il risultato è stato un modello in cui i valori calcolati per temperatura, densità della materia e campi magnetici corrispondono sorprendentemente bene a quanto dedotto dalle osservazioni astronomiche.

Su questa base, gli scienziati sono stati in grado di tracciare il complesso movimento dei fotoni nello spazio-tempo deformato della regione più interna del jet e trasformarlo in un'immagine radio. Sono stati quindi in grado di confrontare queste immagini simulate al computer con le osservazioni effettuate da numerosi radiotelescopi e satelliti negli ultimi tre decenni.

Il Dr. Alejandro Cruz-Osorio, autore principale dello studio, osserva che “il nostro modello teorico dell'emissione elettromagnetica e della morfologia del getto di M87 è in sorprendente accordo con le osservazioni negli spettri radio, ottico e infrarosso. È probabile che il buco nero supermassiccio M87 stia ruotando rapidamente e il plasma è fortemente magnetizzato nel getto, accelerando le particelle a scale di migliaia di anni luce”.

Il professor Luciano Rezzolla dell'Istituto di Fisica Teorica dell'Università Goethe di Francoforte osserva che "il fatto che le nostre immagini calcolate siano così vicine alle osservazioni astronomiche è un'altra importante conferma che la teoria della relatività generale di Einstein è la spiegazione più accurata e naturale dell'esistenza di buchi neri supermassicci al centro delle galassie. Sebbene ci sia ancora spazio per spiegazioni alternative, i risultati del nostro studio hanno reso questa "stanza" molto più piccola".

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