N.20 - 23 Febbraio 2005

Un mostro gravitazionale "riposa" nel centro della Via Lattea
(Paolo Miocchi)

Ci siamo già occupati della Via Lattea su questa rivista [vedi articolo "Il mistero della Via Lattea"] e sappiamo che quella striscia lattiginosa e fusiforme che vediamo tagliare in due il cielo è, in realtà, un'immensa spirale di stelle talmente numerose e densamente disposte da apparire, ad occhio nudo, come un'unica tenue nube biancastra (purtroppo sempre più oscurata dalle luci artificiali delle nostre città). Sappiamo poi che tutta la nostra Galassia ruota intorno a un asse passante per il centro e perpendicolare al piano su cui giacciono i bracci della spirale. Questo moto di rotazione, che trascina con sè anche il Sole, ha una velocità tale da farle compiere un giro completo in poco più di 200 milioni di anni.

L'attrazione gravitazionale, combinata con la forza centrifuga dovuta alla rotazione, ha fatto sì che la maggior parte della materia si trovi concentrata sul disco e, ancor più, vicino il centro galattico. Anche a occhio nudo si può vedere che la parte più luminosa e consistente della Via Lattea si trova nella costellazione del Sagittario. Ed è infatti proprio in quella regione che è situato il centro della nostra Galassia, dove la densità di stelle raggiunge il suo massimo. È sufficiente un piccolo telescopio o un binocolo per rendersi conto dell'incredibile addensamento di stelle che si ha in quei paraggi. Tuttavia, e la cosa può a prima vista sorprendere, il vero centro galattico si trova in un punto che appare poco luminoso e non molto ricco di astri.

Il centro galattico
Ciò è dovuto al fatto che esso è coperto alla vista da una coltre di gas e polveri interstellari che riducono l'intensità della luce visibile emessa dagli astri in quella regione di circa 30 magnitudini, cioè di ben 1000 miliardi di volte!

Fortunatamente la nostra curiosità su ciò che si cela all'interno del centro galattico ha avuto modo di essere soddisfatta grazie al fatto che le nubi di polvere sono praticamente trasparenti alle onde radio e alle radiazioni infrarosse (analoghe a quelle luminose ma con lunghezza d'onda notevolmente maggiore). Infatti, come risultò evidente sin dalla costruzione dei primi radiotelescopi sul finire degli anni sessanta, il centro galattico è la sorgente più potente di onde radio del cielo, prodotte soprattutto da radiazione di sincrotrone.

Il centro galattico nell'infrarosso
Le immagini nell'infrarosso mostrano, senza ombra di dubbio, dove si trovi esattamente il centro galattico, che risalta sullo sfondo delle stelle come una macchia particolarmente brillante e chiaramente distinguibile, mentre i moderni radiotelescopi ne hanno svelato la complessa struttura fatta di filamenti, nubi e globuli di gas. Grazie ai telescopi sensibili ai raggi X montati sul satellite Chandra, si è appurato che, in alcuni casi, tali addensamenti gassosi arrivano ad avere temperature di più di 50 milioni di gradi!

Si è visto che qualcosa di veramente poderoso sta agendo nel nucleo della nostra Galassia: da una regione di dimensioni inferiori all'anno luce viene irraggiata una energia pari a quella di milioni di soli! Non è stato facile per gli astrofisici stabilire quale meccanismo naturale fosse in grado di produrre tanta energia in regioni così piccole. L'unico processo fisico ritenuto possibile è quello che prevede la presenza di un buco nero dalla massa enorme che, inghiottendo la materia circostante, la sottopone a tali stiramenti e compressioni da riscaldarla fino a raggiungere temperature elevatissime. Ma come rivelarne la presenza e stimarne la massa se, per definizione, esso risulta invisibile?

Emissioni radio dal centro galattico
A tradire la presenza del "mostro" gravitazionale viene in aiuto proprio la forza di gravità. Immaginiamo di poter aumentare a piacimento la massa del Sole. La Terra tenderebbe ad avvicinarsi sempre di più alla nostra stella e, per la seconda legge di Keplero, nei punti di massima vicinanza vi sfreccerebbe accanto a velocità molto maggiore di quanto non faccia adesso. Quindi esiste una ben precisa relazione tra la distanza a cui orbita un "satellite" intorno a un corpo celeste, la velocità con la quale percorre l'orbita e la massa del corpo stesso. Si tratta perciò di trovare un "satellite" dell'ipotetico buco nero galattico e analizzarne il moto. Ciò è stato fatto proprio di recente (vedi bibliografia) grazie ai dettagli rivelati dai potenti telescopi dell'European Southern Observatory, installati nell'asciuttissima atmosfera del deserto di Atacama (Cile), così asciutta da consentire anche un'ottima osservazione della radiazione infrarossa (offuscata dall'umidità atmosferica).
Emissioni radio dal nucleo galattico
Nel 1992 si è individuata una stella a solo qualche giorno luce (circa 50 miliardi di Km) dal centro gravitazionale galattico, attorno al quale percorre un'orbita ellittica in soli 15 anni circa. La velocità di percorrenza (nel pericentro arriva a più di 5000 km/sec) di questa stella implica la presenza di una concentrazione di massa pari a 3 milioni di masse solari all'interno di una regione più piccola del nostro Sistema Solare. L'unica ragionevole possibilità di avere una tale concentrazione di massa è proprio quella che invoca la presenza di un buco nero "supermassiccio", così come avviene nei nuclei galattici attivi, anche se il nostro è solo uno dei più "tranquilli" e, attualmente, si trova in uno stato di relativa quiete ...
L'orbita della stella S2 ...
Infatti, nelle galassie attive come quelle cosiddette di "Seyfert", dall'astronomo che ne individuò la particolare natura del nucleo, quest'ultimo emette un'energia fino a 1000 volte più alta di quella proveniente dal nostro centro galattico. Tali poteri emissivi raggiungono livelli parossistici nei famosi quasar, molto probabilmente nuclei di galassie primordiali che arrivano a splendere come più di 1000 miliardi di soli!

La relativa quiescenza del nucleo della Via Lattea è dovuta al fatto che, in questo momento, il buco nero non sta inghiottendo quantità di materia sufficienti ad alimentarne l'attività ai livelli che si osservano per i nuclei galattici attivi. Si pensa che violente esplosioni provocate da precedenti episodi di "fagocitamento" di stelle abbiano spazzato via il materiale gassoso circostante, che altrimenti avrebbe alimentato il nostro nucleo rendendolo ben più luminoso.



Bibliografia:

Shodel et al.: Nature, Vol. 419, pag. 694, 2002





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