Da quando è stato scoperto per la prima volta nel 1974, gli astronomi non vedono l'ora di osservare meglio il buco nero supermassiccio (SBH) al centro della nostra galassia. Conosciuto come Sagittarius A*, gli scienziati sono stati in grado di misurare la posizione e la massa di questo SBH solo misurando l'effetto che ha sulle stelle che lo orbitano. Ma finora sono sfuggite loro osservazioni più dettagliate, in parte grazie a tutto il gas e la polvere che lo oscurano.
Fortunatamente, l'Osservatorio europeo australe (ESO) ha recentemente iniziato a lavorare con il GRAVITÀ interferometro, l'ultimo componente della loro Telescopio molto grande (VLT). Utilizzando questo strumento, che combina imaging nel vicino infrarosso, ottica adattiva e risoluzione e precisione notevolmente migliorate, sono riusciti a catturare immagini delle stelle in orbita attorno a Sagittarius A*. E quello che hanno osservato è stato piuttosto affascinante.
Uno degli scopi primari di GRAVITY è studiare il campo gravitazionale attorno a Sagittarius A* per effettuare misurazioni precise delle stelle che lo orbitano. In tal modo, il team GRAVITY, composto da astronomi dell'ESO, del Max Planck Institute e di numerosi istituti di ricerca europei, sarà in grado di testare la teoria di Einstein di Relatività generale come mai prima.
Immagine di Spitzer del nucleo della Via Lattea. Credito: NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy (SSC/Caltech)
In quella che è stata la prima osservazione condotta utilizzando il nuovo strumento, il team di GRAVITY ha utilizzato le sue potenti capacità di imaging interferometrico per studiare S2, una debole stella che orbita intorno al Sagittario A* con un periodo di soli 16 anni. Questo test ha dimostrato l'efficacia dello strumento GRAVITY, che è 15 volte più sensibile dei singoli telescopi da 8,2 metri su cui si basa attualmente il VLT.
Questo è stato un risultato storico, poiché una visione chiara del centro della nostra galassia è qualcosa che è sfuggito agli astronomi in passato. Come lo scienziato capo di GRAVITY, Frank Eisenhauer, del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching, in Germania, ha spiegato a Universe Today via e-mail:
'In primo luogo, il Centro Galattico è nascosto dietro un'enorme quantità dipolvere interstellare, ed è praticamente invisibile in otticalunghezze d'onda. Le stelle sono osservabili solo nell'infrarosso, quindi per prima cosadovuto sviluppare la tecnologia e gli strumenti necessari per questo.Secondo, ci sono così tante stelle concentrate nel Centro Galattico cheun normale telescopio non è abbastanza nitido per risolverli. Era solo inalla fine del 1990′ e all'inizio di questo secolo, quando abbiamo imparato aaffinare le immagini con l'aiuto dell'interferometria speckle e adattivaottica per vedere le stelle e osservare la loro danza intorno al nero centraleForo.'
Ma soprattutto, l'osservazione di S2 è stata tempistica molto bene. Nel 2018, la stella sarà nel punto della sua orbita più vicino al Sagittarius A* , a sole 17 ore luce da esso. Come puoi vedere dal video qui sotto, è a questo punto che S2 si muoverà molto più velocemente che in qualsiasi altro punto della sua orbita (l'orbita di S2 è evidenziata in rosso e la posizione del buco nero centrale è contrassegnata da un Croce Rossa).
Quando si avvicina al massimo, S2 accelererà a una velocità di quasi 30 milioni di km all'ora, che è il 2,5% della velocità della luce. Un'altra opportunità per vedere questa stella raggiungere velocità così elevate non arriverà prima di altri 16 anni, nel 2034. E avendo dimostrato quanto sia già sensibile lo strumento, il team di GRAVITY si aspetta di essere in grado di effettuare misurazioni molto precise della posizione della stella.
In effetti, anticipano che il livello di accuratezza sarà paragonabile a quello della misurazione delle posizioni degli oggetti sulla superficie della Luna, fino alla scala centimetrica. In quanto tali, saranno in grado di determinare se il movimento della stella mentre orbita attorno al buco nero è coerente con le teorie della relatività generale di Einstein.
“[I]t non è la velocità in sé a causare gli effetti relativistici generali”, ha spiegato Eisenhauer, “ma la forte gravitazione attorno al buco nero. Ma l'altissima velocità orbitale è una conseguenza diretta e misura della gravitazione, quindi vi facciamo riferimento nel comunicato stampa perché il confronto con la velocità della luce e la ISS illustra così bene le condizioni estreme.
Impressione artistica dell'influenza che la gravità ha sullo spazio-tempo. Credito: space.com
Come simulazioni recenti dell'espansione delle galassie nell'Universo hanno dimostrato, le teorie di Einstein resistono ancora dopo molti decenni. Tuttavia, questi test offriranno prove concrete, ottenute attraverso l'osservazione diretta. Una stella che viaggia a una parte della velocità della luce attorno a un buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia si rivelerà sicuramente un test appropriato.
Ed Eisenhauer ei suoi colleghi si aspettano di vedere alcune cose molto interessanti. 'Speriamo di vedere un 'calcio' in orbita.' Egli ha detto. “Gli effetti relativistici generali aumentano molto fortemente quando ti avvicini al buco nero, e quando la stella oscilla, questi effetti cambieranno leggermente la direzione del buco nero.
orbita.'
Anche se quelli di noi qui sulla Terra non saranno in grado di 'guardare le stelle' in questa occasione e vedere R2 oltrepassare Sagittarius A*, saremo comunque al corrente di tutti i risultati. E poi, potremmo vedere se Einstein avesse davvero ragione quando propose quella che è ancora la teoria predominante della gravitazione in fisica, oltre un secolo dopo.
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