Gli astronomi utilizzando l’Event Horizon Telescope (EHT) hanno catturato le osservazioni più dettagliate finora di un sistema binario di buchi neri supermassicci, situato a 1,6 miliardi di anni luce di distanza nel quasar OJ287. Lo studio rivela un comportamento mai visto prima nei getti emessi da questi giganti cosmici, fornendo una nuova finestra sulla complessa fisica che governa questi ambienti estremi.
Getti contorti e dinamiche delle onde d’urto
L’EHT, famoso per aver fotografato i primi buchi neri (M87 nel 2019 e Sagittarius A nel 2022), si è ora concentrato sulla comprensione dei getti dei buchi neri: potenti flussi di energia e particelle espulse a velocità prossime alla luce. Le osservazioni di OJ287 hanno rivelato due onde d’urto che corrono lungo il getto a velocità diverse. La scoperta chiave: questi shock interagiscono con le instabilità nei campi magnetici circostanti, creando un getto contorto e altamente strutturato diverso da qualsiasi cosa osservata in precedenza.
Ciò è significativo perché i jet non sono solo esplosioni casuali; la loro struttura contiene indizi sul comportamento del buco nero e sulla fisica che lo circonda. La forma ritorta osservata, combinata con le variazioni di polarizzazione, conferma che il getto è permeato da un campo magnetico elicoidale, una proprietà fondamentale che è stata teorizzata ma mai visualizzata direttamente fino ad ora.
Cambiamenti rapidi e movimenti inattesi
Il team ha catturato istantanee di OJ287 a soli cinque giorni di distanza l’una dall’altra nell’aprile 2017, rivelando cambiamenti sostanziali nella struttura e nella polarizzazione del getto. Questo è l’intervallo di tempo più breve in cui tali cambiamenti siano stati osservati, offrendo uno sguardo senza precedenti su come si evolvono questi sistemi. I cambiamenti osservati non si allineano con i modelli esistenti basati sulla precessione dei getti, suggerendo che gli shock e le instabilità svolgono un ruolo più critico di quanto precedentemente ritenuto.
I dati implicano che l’energia cinetica domina sull’energia magnetica nelle regioni interne del getto, causando instabilità di Kelvin-Helmholtz, vortici che torcono e distorcono il flusso del getto. Ciò spiega il movimento non balistico osservato delle particelle all’interno del getto, nel senso che non si muovono in linea retta come previsto da modelli più semplici. Seguono invece un percorso caotico, ma prevedibile, modellato da campi magnetici e shock.
Un laboratorio unico per la fisica dei buchi neri
OJ287 è un sistema ideale per queste osservazioni perché i suoi buchi neri supermassicci esplodono periodicamente in violente esplosioni. Ciò lo rende un laboratorio naturale per lo studio della dinamica dei buchi neri. I risultati dell’EHT confermano che gli shock interagiscono con le instabilità, illuminando la struttura elicoidale del campo magnetico e generando le oscillazioni di polarizzazione osservate.
“Queste rotazioni in direzioni opposte sono la pistola fumante”, ha affermato il leader del gruppo di ricerca José L. Gómez. “Quando le componenti dell’onda d’urto interagiscono con l’instabilità di Kelvin-Helmholtz, illuminano diverse fasi della struttura elicoidale del campo magnetico, producendo le oscillazioni di polarizzazione che osserviamo.”
Lo studio evidenzia la crescente capacità dell’EHT di andare oltre l’imaging e di entrare nel regno dell’analisi fisica dettagliata. Conferma che i dati ad alta risoluzione possono visualizzare instabilità dei jet, shock e campi magnetici in azione, consolidando la nostra comprensione di questi potenti fenomeni.
Queste nuove osservazioni perfezioneranno i modelli teorici dei getti dei buchi neri, offrendo informazioni su come l’energia viene rilasciata da questi motori cosmici e su come si evolvono le galassie.
