A circa 55 milioni di anni luce dalla Terra, al centro della galassia ellittica gigante M87 si trova M87*, un buco nero supermassiccio con una massa di oltre sei miliardi di volte quella del Sole. È lo stesso oggetto che, nel 2019, è diventato celebre grazie alla prima immagine della sua “ombra”, catturata dall’Event Horizon Telescope (EHT), la rete globale di radiotelescopi che opera come un unico osservatorio grande quanto la Terra.
Oggi un nuovo passo è stato compiuto: confrontando i dati raccolti nel 2017, 2018 e 2021, gli scienziati hanno dimostrato che i campi magnetici vicino all’orizzonte degli eventi non sono statici ma cambiano nel tempo. La dimensione dell’anello luminoso rimane stabile — confermando le previsioni della relatività generale di Einstein — ma il pattern di polarizzazione, cioè l’orientamento della luce polarizzata generata dal plasma magnetizzato, varia in modo significativo.
«Il fatto che la dimensione dell’anello sia stabile ma il disegno della polarizzazione cambi ci dice che il plasma magnetizzato non è fermo, ma dinamico e complesso», spiega Paul Tiede (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian), co-responsabile dello studio. Tra il 2017 e il 2021 il pattern di polarizzazione ha addirittura invertito direzione: nel 2017 le linee apparivano spiraleggiare in un senso, nel 2021 nel senso opposto. «Un comportamento del tutto inatteso, che mette alla prova i nostri modelli teorici», ha aggiunto Jongho Park (Kyunghee University).
Il salto qualitativo è stato possibile grazie all’ampliamento della rete EHT: nel 2021 si sono aggiunti il telescopio di Kitt Peak in Arizona e l’array NOEMA in Francia, che hanno migliorato la sensibilità e la qualità delle immagini. Per la prima volta l’EHT ha potuto vincolare l’emissione alla base del getto relativistico di M87, un fascio di particelle che fuoriesce a velocità prossime a quella della luce e che influenza profondamente l’evoluzione della galassia ospite.
Secondo Sebastiano von Fellenberg (University of Toronto / Max Planck Institute for Radio Astronomy), responsabile della calibrazione, «il miglioramento della rete e dei processi di calibrazione ha portato a un notevole aumento della qualità dei dati, permettendo di rivelare segnali di polarizzazione più deboli e di osservare dettagli del getto mai visti prima».
Il nuovo lavoro, pubblicato su Astronomy & Astrophysics con il titolo “Horizon-scale variability of M87 from 2017–2021 EHT observations” e firmato dalla Event Horizon Telescope Collaboration aa55855-25, conferma che l’anello osservato mantiene un diametro stabile di circa 43,9 ± 0,6 microarcosecondi, coerente con un buco nero di 6,5 miliardi di masse solari. Tuttavia, la frazione di polarizzazione lineare è cambiata: circa il 15% nel 2017, scesa al 5% nel 2018 e 2021. Inoltre, durante le osservazioni del 2018 è stata registrata un’intensa attività in raggi gamma nella galassia, segno che i fenomeni vicino all’orizzonte degli eventi sono collegati a processi energetici su larga scala.
Mariafelicia De Laurentis (Università di Napoli Federico II, EHT project scientist e Direttrice Scientifica di Coelum Astronomia) sottolinea: «Questi risultati mostrano come l’EHT stia diventando un vero osservatorio scientifico, capace non solo di ottenere immagini senza precedenti, ma anche di costruire una comprensione progressiva e coerente della fisica dei buchi neri».
La variabilità dei campi magnetici di M87* è dunque una finestra aperta sui processi che regolano l’accrescimento della materia e la formazione dei getti relativistici. Ogni nuova campagna di osservazioni EHT promette di aggiungere un tassello a questo quadro in evoluzione, avvicinandoci sempre di più a comprendere i meccanismi più estremi dell’universo.
La testimonianza della dott.ssa Mariafelicia De Laurentis in esclusiva per i lettori di Coelum: “Le nuove osservazioni ci mostrano che i buchi neri non sono entità statiche, ma sistemi vivi e dinamici, in cui campi magnetici e plasma sono in continua trasformazione. Questo è un passo fondamentale, perché ci consente di collegare ciò che accade a pochi passi dall’orizzonte degli eventi con fenomeni che si estendono su scale galattiche, come i getti relativistici. Per me è un privilegio poter contribuire a questa impresa e, come project scientist, seguire da vicino l’evoluzione di un osservatorio così unico e importante. Ma ciò che conta di più è il lavoro di squadra: una collaborazione internazionale senza precedenti che rende possibile trasformare osservazioni estremamente complesse in nuova conoscenza. La parte che più mi emoziona è poter condividere questi risultati con il pubblico, mostrando come guardare così in profondità nell’universo significhi davvero aprire nuove strade per comprendere le leggi fondamentali che lo governano.”
