Memoria dello Spazio

Quest'articolo è una libera traduzione della voce Sagittarius A* pubblicata su Wikipedia inglese.

Sagittarius A* (o, più brevemente, Sgr A*) è una sorgente radio astronomica al centro della Via Lattea, brillante e molto compatta, che fa parte di una più vasta struttura situata in quella zona, nota come Sagittarius A (senza asterisco). Pare proprio che Sgr A* abbia a che fare con un buco nero supermassiccio: un ospite presente al centro di molte altre galassie a spirale ed ellittiche.

Gli astronomi non sono riusciti finora a osservare Sgr A* nello spettro ottico, a causa dell'enorme estinzione tra la sorgente e la Terra, calcolata nell’ordine delle 25 magnitudini. Numerosi gruppi di ricercatori hanno tentato di fotografare Sgr A* nello spettro delle frequenze radio usando l’interferometria a lunga base (VLBI). Attualmente, le rilevazioni con la maggiore risoluzione, fatte alla lunghezza d’onda di 1,3 mm, indicano un diametro angolare della sorgente di 37 µas (microarcosecondi, o milionesimi di secondo d’arco). Alla distanza di 26.000 anni luce, ciò corrisponde a un diametro lineare di 44 milioni di chilometri. Per confronto, la Terra si trova a 150 milioni di chilometri dal Sole e Mercurio, al perielio, a 46 milioni di chilometri. Il moto proprio di Sgr A* è approssimativamente di -2,70 mas l’anno per l’ascensione retta e -5,6 mas l’anno per la declinazione.

Il buco nero supermassiccio

Se la posizione apparente di Sgr A* corrispondesse esattamente a quella del buco nero, sarebbe possibile vederlo ingrandito al di là delle sue dimensioni reali, in virtù di un effetto di lente gravitazionale. In base alla relatività generale, si avrebbe una dimensione minima osservata di almeno 5,2 volte il raggio di Schwarzschild del buco nero, che, per una massa di 4 milioni di masse solari, equivale approssimativamente a una dimensione minima osservata di 52 µas. Tale dimensione è ben maggiore dei 37 µas osservati e ciò suggerisce che le radioemissioni di Sgr A* non siano centrate sul buco nero, ma provengano da un punto brillante nella regione intorno al buco nero nei pressi dell’orizzonte degli eventi, forse un punto situato sul disco di accrescimento oppure un getto relativistico di materiale espulso dal disco.

La massa di Sgr A* è stata stimata in due modi differenti.

• Due gruppi - in Germania e negli Stati Uniti - hanno monitorato le orbite di singole stelle molto vicine al buco nero e hanno usato le leggi di Keplero per inferire la massa racchiusa. Il gruppo tedesco ha trovato una massa di 4,31 ± 0,38 milioni di masse solari mentre il gruppo americano ha trovato 4,1 ± 0,6 milioni di masse solari. Dato che questa massa è confinata all’interno di una sfera di 44 milioni di chilometri di diametro, ciò conduce a una densità dieci volte maggiore rispetto alle stime precedenti.

• Più di recente, la misurazione del moto proprio di un campione di diverse migliaia di stelle in un raggio di circa un parsec dal buco nero ha permesso di stimare sia la massa del buco nero sia, anche, la massa distribuita in tale regione. È stato trovato che la massa stimata del buco nero è coerente con i valori misurati da singole orbite; la massa distribuita è risultata essere di 1,0 ± 0,5 milioni di masse solari. Si presume che tale massa appartenga a stelle in attività e residui compatti di esplosioni stellari e stelle morte.

Storia

La sorgerente radio Sgr A* è stata scoperta il 13 e 15 febbraio 1974 dagli astronomi Bruce Balick e Robert Brown, usando l’interferometro del National Radio Astronomy Observatory.

Il 16 ottobre 2002, un team internazionale guidato da Rainer Schödel del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics descrisse le osservazioni del moto della stella S2, prossima alla posizione della sorgente, su un periodo di dieci anni. In base alle analisi del team, i dati eliminavano la possibilità che Sgr A* contenesse un ammasso di oggetti stellari oscuri o una massa di fermioni degenerati, mentre rafforzavano l’evidenza di un buco nero di grande massa. Le osservazioni di S2 utilizzarono l’interferometria nel vicino infrarosso (NIR, da near-infrared), a causa della minore estinzione interstellare in questa banda. Dei maser SiO furono usati per allineare le immagini NIR con le osservazioni radio, dal momento che quei maser potevano essere osservati sia nelle frequenze NIR che in quelle radio. Il moto veloce di S2 (e di altre stelle vicine) risaltò facilmente rispetto al moto più lento di altre stelle presenti sulla stessa visuale, sicché queste ultime poterono essere sottratte dalle immagini.

Le osservazioni radio VLBI di Sgr A* poterono inoltre essere allineate centralmente con le immagini, in modo da vedere S2 orbitare intorno al centro galattico. Dall’analisi dell’orbita kepleriana di S2 si ricavò che la massa di Sgr A* doveva essere di 2,6 ± 0,2 milioni di masse solari, confinate in un volume non maggiore di 17 ore luce (120 au). Osservazioni successive determinarono che la massa dell’oggetto era di circa 4,1 milioni di masse solari all’interno di un volume con un raggio non maggiore di 6,25 ore luce (45 au), pari a circa 6,7 miliardi di chilometri. Fu ricavata anche la distanza dal centro galattico, importante per la calibrazione delle scale delle distanze astronomiche, che risultò essere di 8.000 ± 600 parsec.

Nel novembre 2004, un team di astronomi rese nota la scoperta di un potenziale buco nero di massa intermedia, denominato GCIRS 13E, che orbitava a tre anni luce da Sgr A*. Questo buco nero da 1.300 masse solari si trova all’interno di un ammasso costituito da sette stelle. La sua osservazione fornisce supporto all’idea che i buchi neri supermassicci crescano assorbendo materiale da stelle e buchi neri più piccoli situati nelle vicinanze.

Dopo aver monitorato le orbite stellari intorno a Sgr A* per 16 anni, Gillessen e colleghi stimarono la massa dell’oggetto in 4,31 ± 0,38 milioni di masse solari. Il risultato fu annunciato nel 2008 e pubblicato su The Astrophysical Journal nel 2009. Reinhard Genzel, a capo del gruppo di ricerca, ha detto che lo studio ha fornito

Riferimenti