Uno studio durato sedici anni rivela la traiettoria di 28 stelle che orbitano sul massiccio buco nero della Via Lattea
Dopo 16 anni di assiduo lavoro, alcuni astronomi in Germania, Francia, Stati Uniti, Israele e Cile hanno calcolato le orbite di 28 stelle al centro della nostra galassia, rivelando nuove informazioni sul massiccio buco nero chiamato Sagittarius A* nel cuore della Via Lattea. Le loro scoperte, che forniscono anche informazioni sulla formazione delle stelle, sono state pubblicate sulla rivista online arXiv. "Il centro della galassia è un laboratorio unico nel quale possiamo studiare i processi fondamentali di gravità, dinamiche stellari e formazione delle stelle che sono di grande importanza per tutti gli altri nuclei galattici, con un livello di dettaglio che non sarà mai possibile ottenere al di fuori della nostra galassia," ha spiegato Reinhard Genzel dell'Istituto Max Planck di fisica extraterrestre in Germania. Poiché la zona centrale della Via Lattea è oscurata da polvere interstellare, gli scienziati hanno usato lunghezze d'onda ad infrarossi per osservare le stelle centrali che si muovevano intorno a Sagittarius A*. L'osservazione delle orbite delle stelle ha permesso loro di dedurre importanti proprietà del buco nero, come per esempio la sua massa, e di ricalcolare la distanza del Centro Galattico, una misurazione fondamentale per i modelli esistenti della nostra galassia. Lo studio è cominciato nel 1992, quando gli scienziati hanno cominciato a raccogliere immagini ad alta risoluzione del Centro Galattico usando la camera SHARP, attaccata al telescopio di 3,5 metri di nuova tecnologia dell'Osservatorio europeo australe (ESO) in Cile. A partire dal 2002, sono stati raccolti dati di immagini più avanzati usando il sistema Naos-Conica (NACO), montato sul Very Large Telescope (VLT) di 8,2 metri dell'ESO, e a partire da Luglio 2004 lo spettometro di campo SINFONI, anch'esso montato sul VLT, ha reso possibili le osservazioni spettroscopiche. Lo studio ha incrementato radicalmente la precisione con la quale si può misurare la posizione delle stelle. La precisione dei loro calcoli è nell'ordine dei 300 microarcsecondi, l'equivalente di vedere una moneta da un euro da una distanza di circa 10.000 km. Queste osservazioni hanno permesso agli scienziati di aggiornare la stima della distanza del Centro Galattico, un calcolo importante. Uno dei risultati principali dello studio è stata l'osservazione di un'orbita completa di una stella chiamata S2, una delle più luminose tra quelle osservate, che compie una rivoluzione completa del centro della Via Lattea in circa 15 anni. (Per fare un confronto, il periodo di rotazione galattica del Sole è di circa 200 milioni di anni) Questa osservazione di un'orbita completa ha reso possibile l'alta precisione dei calcoli. I ricercatori hanno però notato che ad un certo punto la luminosità di S2 e la sua velocità sono cambiate; la spiegazione di tale variazione rimane al centro di un affascinante dibattito. Lo studio ha ottenuto le orbite di 20 stelle early-type (primo tipo). Questo importante aumento del numero di orbite conosciute permette agli scienziati di cercare proprietà in comune tra loro, caratterizzando così questo gruppo centrale di stelle. "Le stelle nella regione più interna si trovano in orbite casuali, come uno sciame di api," ha detto l'autore principale dello studio, Sefan Gillessen dell'Istituto Max Planck di fisica extraterrestre. Gli scienziati hanno determinato le orbite di sei stelle late-type (tipo avanzato) per la prima volta in questa regione e hanno anche confermato le congetture secondo le quali sei stelle late-type orbitano intorno al buco nero in senso orario, in un disco. Si può imparare molto sulle origini delle stelle centrali determinando le proprietà delle loro orbite. Le condizioni per la formazione di queste stelle rimane uno degli obiettivi dello studio in corso, sono troppo giovani per essersi spostate in questa zona, ma probabilmente non si sono formate nelle orbite attuali, dove dominano le forze del buco nero. Sulla base delle loro osservazioni, gli astronomi hanno supposto che oltre al massiccio buco nero, una notevole quantità di massa nella forma di un ammasso di "resti stellari oscuri" potrebbe trovarsi intorno al buco nero. "Indubbiamente l'aspetto più spettacolare del nostro lungo studio è che ha fornito quella che adesso è considerata come la migliore prova empirica che i buchi neri super massicci esistono veramente," ha detto Genzel. "Le orbite stellari nel Centro Galattico mostrano che la concentrazione centrale di massa di quattro milioni di masse solari deve essere un buco nero, oltre ogni ragionevole dubbio." "Il prossimo passo avanti sarà mettere insieme la luce dei quattro telescopi di 8,2 metri del VLT - una tecnica conosciuta come interferometria," ha detto Frank Eisenhauer, il ricercatore principale dello strumento di prossima generazione GRAVITY. "Questo migliorerà la precisione delle osservazioni di un fattore tra 10 e 100 rispetto a ciò che è attualmente possibile. Questo esperimento ha il potenziale per testare direttamente la [teoria] generale della relatività di Einstein nelle regioni attualmente inesplorate vicino al buco nero."
Paesi
Cile, Germania, Francia, Israele, Stati Uniti