Gli astronomi "stupiti" dalla scoperta dei misteriosi filamenti nel centro della Via Lattea.

Gli astrofisici hanno scoperto un nuovo gruppo di filamenti orizzontali che si irradiano dal supermassiccio buco nero al centro della Via Lattea. Questa scoperta potrebbe fornire ulteriori informazioni sulla rotazione del buco nero e sull'orientamento del disco di accrescimento, approfondendo la nostra comprensione del nucleo della galassia. (Concept artistico di filamenti cosmici.)

Immagine MeerKAT del centro galattico con angoli di posizione codificati a colori di tutti i filamenti. Credito: Farhad Yusef-Zadeh / Northwestern University

Un team internazionale di astrofisici ha scoperto qualcosa di completamente nuovo, nascosto al centro della galassia della Via Lattea.

All'inizio degli anni '80, Farhad Yusef-Zadeh della Northwestern University ha scoperto enormi filamenti unidimensionali che pendevano verticalmente vicino a Sagittarius A*, il supermassiccio buco nero al centro della nostra galassia. Ora, Yusef-Zadeh e i suoi collaboratori hanno scoperto una nuova popolazione di filamenti, ma questi fili sono molto più corti e si trovano orizzontalmente o radialmente, distribuendosi come raggi su una ruota dal buco nero.

Anche se le due popolazioni di filamenti condividono diverse somiglianze, Yusef-Zadeh presume che abbiano origini diverse. Mentre i filamenti verticali si estendono attraverso la galassia, raggiungendo altezze fino a 150 anni luce, i filamenti orizzontali sembrano più simili ai punti e alle linee del codice Morse, punteggiando solo un lato di Sagittarius A*.

Lo studio è stato pubblicato il 2 giugno su The Astrophysical Journal Letters.

Immagine MeerKAT del centro galattico con angoli di posizione codificati a colori dei filamenti lunghi e verticali. Credito: Farhad Yusef-Zadeh / Northwestern University

"È stata una sorpresa trovare improvvisamente una nuova popolazione di strutture che sembrano indicare la direzione del buco nero", ha detto Yusef-Zadeh. "Sono rimasto sorpreso quando ho visto questi filamenti. Abbiamo dovuto fare molto lavoro per stabilire che non ci stavamo illudendo. E abbiamo scoperto che questi filamenti non sono casuali ma sembrano essere legati al flusso del nostro buco nero. Studiandoli, potremmo imparare di più sulla rotazione del buco nero e sull'orientamento del disco di accrescimento. È soddisfacente quando si trova ordine in mezzo a un campo caotico del nucleo della nostra galassia".

Un esperto di radioastronomia, Yusef-Zadeh è professore di fisica e astronomia presso il College of Arts and Sciences di Weinberg della Northwestern University e membro di CIERA.

Immagine MeerKAT del centro galattico con angoli di posizione codificati a colori dei filamenti brevi e radiali. Credito: Farhad Yusef-Zadeh / Northwestern University

La nuova scoperta potrebbe sorprendere, ma Yusef-Zadeh non è nuovo a svelare i misteri al centro della nostra galassia, situata a 25.000 anni luce dalla Terra. L'ultimo studio si basa su quattro decenni della sua ricerca. Dopo aver scoperto per la prima volta i filamenti verticali nel 1984 con Mark Morris e Don Chance, Yusef-Zadeh insieme a Ian Heywood e ai loro collaboratori hanno successivamente scoperto due enormi bolle radioemittenti vicino a Sagittarius A*. Quindi, in una serie di pubblicazioni nel 2022, Yusef-Zadeh (in collaborazione con Heywood, Richard Arent e Mark Wardle) ha rivelato quasi 1.000 filamenti verticali, che appaiono in paia e cluster, spesso impilati equidistanti o affiancati come corde su un'arpa.

"Sono rimasto sorpreso quando ho visto questi filamenti. Abbiamo dovuto fare molto lavoro per stabilire che non ci stavamo illudendo", ha detto Yusef-Zadeh, astrofisico.

Yusef-Zadeh attribuisce l'afflusso di nuove scoperte alla tecnologia avanzata della radioastronomia, in particolare al telescopio MeerKAT del South African Radio Astronomy Observatory (SARAO). Per individuare i filamenti, il team di Yusef-Zadeh ha utilizzato una tecnica per rimuovere lo sfondo e ridurre il rumore dalle immagini di MeerKAT al fine di isolare i filamenti dalle strutture circostanti.

"Le nuove osservazioni MeerKAT sono state una vera e propria rivoluzione", ha detto. "L'avanzamento della tecnologia e il tempo dedicato all'osservazione ci hanno fornito nuove informazioni. È veramente un risultato tecnico degli astrofisici della radio".

Dopo aver studiato i filamenti verticali per decenni, Yusef-Zadeh è rimasto scioccato nel scoprire i loro omologhi orizzontali, che stima siano vecchi circa 6 milioni di anni. "Abbiamo sempre pensato ai filamenti verticali e alla loro origine", ha detto. "Sono abituato a vederli verticali. Non ho mai considerato che potrebbero esserci altri sul piano".

Sebbene entrambe le popolazioni comprendano filamenti unidimensionali che possono essere visualizzati con onde radio e sembrano essere legati alle attività del centro galattico, le somiglianze finiscono qui.

Diagramma schematico del flusso da Sagittarius A*, il supermassiccio buco nero al centro della Via Lattea. Credito: Farhad Yusef-Zadeh / Northwestern University

The vertical filaments are perpendicular to the galactic plane; the horizontal filaments are parallel to the plane but point radially toward the center of the galaxy where the black hole lies. The vertical filaments are magnetic and relativistic; the horizontal filaments appear to emit thermal radiation. The vertical filaments encompass particles moving at speeds near the speed of light; the horizontal filaments appear to accelerate thermal material in a molecular cloud. There are several hundred vertical filaments and just a few hundred horizontal filaments. And the vertical filaments, which measure up to 150 light-years high, far surpass the size of the horizontal filaments, which measure just 5 to 10 light-years in length. The vertical filaments also adorn space around the nucleus of the galaxy; the horizontal filaments appear to spread out to only one side, pointing toward the black hole.

“One of the most important implications of radial outflow that we have detected is the orientation of the accretion disk and the jet-driven outflow from Sagittarius A* along the galactic plane,” Yusef-Zadeh said.

The new discovery is filled with unknowns, and Yusef-Zadeh’s work to unravel its mysteries has just begun. For now, he can only consider a plausible explanation of the new population’s mechanisms and origins.

“We think they must have originated with some kind of outflow from an activity that happened a few million years ago,” Yusef-Zadeh said. “It seems to be the result of an interaction of that outflowing material with objects near it. Our work is never complete. We always need to make new observations and continually challenge our ideas and tighten up our analysis.”