Prima scoperta scientifica con il Sardinia Radio Telescope

Un buco nero supermassivo che sta precipitando verso un ammasso di galassie alla straordinaria velocità di alcuni milioni di chilometri l’ora: il primo risultato scientifico di SRT conferma l’eccezionale qualità della sua strumentazione e del suo team scientifico.

SRT_ridottaIl  Sardinia Radio Telescope (SRT) inizia alla grande i programmi scientifici!

E’ appena uscito sulla rivista MonthlyNotices of the RoyalAstronomical Society il primo articolo scientifico ottenuto grazie ai dati raccolti dalla sua parabola da 64 metri di diametro e dalla sua strumentazione d’avanguardia. Obiettivo delle osservazioni di SRT, guidate da un team di scienziati dell’INAF a cui hanno collaborato ricercatori dell’Università di Cagliari, è stato un buco nero supermassivo: un’inedita immagine radio ci mostra questo oggetto che avanza ad altissima velocità verso il centro di un remoto ammasso di galassie noto come 3C129.

Il buco nero domina il nucleo di una galassia ellittica distante circa 300 milioni di anni luce dalla Terra. La coppia si trova in “rotta di collisione” con un vicino ammasso di galassie, trascinata dalla forza di gravità generata dalla imponente concentrazione di materia oscura, galassie e gas caldo. Le immagini radio rivelano che il buco nero sta attivamente accrescendo materia dal mezzo circostante. Parte di questo materiale non precipita nel buco nero ma viene espulsa lungo due getti di plasma, formando una spettacolare scia radio molto più lunga ed estesa della stessa galassia.

«Il fenomeno è simile in parte alle scie di condensazione prodotte dagli aerei», spiega Matteo Murgia, ricercatore INAF presso l’Osservatorio Astronomico di Cagliari e primo autore dello studio. «Nel caso di getti associati al buco nero, il ‘carburante incombusto’ consiste di campi magnetici e di elettroni di altissima energia che si raffreddano emettendo onde radio. Confrontando le nuove immagini ottenute da SRT con quelle di altri radiotelescopi abbiamo ottenuto per la prima volta una vera e propria mappa di età di questa radiosorgente, concludendo che il buco nero sta avanzando nello spazio ad una velocità supersonica».  Sulla superficie della Terra, la velocità del suono è pari a 1.200 km/h, mentre nell’atmosfera dell’ammasso di galassie che circonda il buco nero, un gas ultra rarefatto a una temperatura di decine di milioni di gradi Kelvin, la velocità del suono è pari a 4 milioni di km/h. Il buco nero supera questa velocità limite di 1,5 volte.

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Composizione multicolore di 3C129 ottenuta da una combinazione di tre esposizioni in banda radio: 0.3 GHz (WesterborkSynthesis Radio Telescope; rosso), 1.4 GHz (Very Large Array; verde) e 6.6 GHz (SRT; blu). Si noti come il tono del colore cambi gradatamente dal blu al rossastro a causa dell’intenso raffreddamento radiativo del plasma radio emittente

 

«Un’ulteriore peculiarità di questo buco nero – spiega ancora Matteo – è la presenza, davanti alla galassia, di un fronte d’urto simile a quello che precede un jet militare supersonico. Con una certa sorpresa abbiamo constatato che la velocità da noi misurata è esattamente quella che era stata precedentemente teorizzata per giustificare la presenza dell’onda d’urto».

Grazie a SRT è anche possibile osservare il cielo radio in luce polarizzata. Il grado di polarizzazione di un’onda radio è una importante sorgente di informazioni per gli astronomi: può indicare infatti la forza e l’orientamento dei campi magnetici astrofisici. In prossimità del buco nero il flusso di plasma è turbolento e caotico, ma lungo la scia il flusso del plasma diventa più regolare e il livello di polarizzazione aumenta progressivamente, rivelando campi magnetici altamente ordinati.

«Questo studio segna la prima pubblicazione di un risultato scientifico per SRT», precisa Ettore Carretti, responsabile in carica di SRT e co-autore del lavoro.  «Dimostra che SRT è pronto per produrre immagini di alta qualità del cielo radio, anche in polarizzazione, che di norma rappresenta sempre l’ultimo e più impegnativo passo nella messa a punto di un nuovo strumento. Si tratta di una chiara indicazione della maturità raggiunta dalle prestazioni del radiotelescopio che ora è pronto a produrre la scienza di punta per cui è stato costruito».

«SRT è tra i più grandi e sensibili radio telescopi al mondo ed è eccitante vedere come questi primi risultati confermino le sue prestazioni scientifiche. Questa è solo la prima di tante nuove scoperte che ci aspettiamo arrivare da questo telescopio», dichiara Steven Tingay, a capo della unità scientifica per la Radioastronomia della Direzione Scientifica dell’INAF.

L’alta qualità di questo risultato” sottolinea Andrea Possenti, Direttore dell’Osservatorio Astronomico di Cagliari, “è il primo straordinario coronamento di un progetto fortemente voluto nel 2011 dalla Regione Autonoma della Sardegna, che emise un bando “Tender” triennale teso allo sviluppo di “Radioastronomia e tecnologie relative” nell’isola. Oggi vediamo i frutti di quella scelta: con quei finanziamenti è stato disegnato e costruito, presso i laboratori dell’INAF-Osservatorio di Cagliari, un sistema di acquisizione dati fra i più avanzati del mondo, denominato non a caso SARDARA (SArdinia Roach2-based Digital Architecture for Radio Astronomy), proprio per segnalare il ruolo che ha avuto in esso la Regione Sardegna“.

Oltre ad esaltare le potenzialità del Sardinia Radio Telescope”, continua Possenti, “lo sviluppo di SARDARA ha costituito un’occasione unica per promuovere la crescita in Sardegna di conoscenze nel campo dell’elettronica digitale, dell’informatica, della programmazione. Una magnifica conferma che gli investimenti sulla ricerca di base hanno ricadute importanti anche sul territorio.”

SARDARA” concludono Andrea Melis e Raimondo Concu, tecnologi OAC e responsabili della realizzazione del sistema, “rappresenta una svolta nel panorama dei sistemi di acquisizione: si tratta infatti di uno strumento interamente riconfigurabile grazie alle schede FPGA di cui dispone, può quindi essere adattato a tutte le possibili applicazioni scientifiche di SRT: continuo, spettroscopia, spettropolarimetria, pulsar, fast radio burst, ricerca di segnali di vita extraterrestre. Ma anche progetti, in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) sumonitoraggio di spacedebris, tracking di sonde interplanetarie e altro ancora.”

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