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GRAVITY osserva con successo, per la prima volta, il centro galattico

La sonda dei buchi neri funziona con tutti e quattro i telescopi UT del VLT

23 Giugno 2016

Un'equipe di astronomi europei ha usato il nuovo strumento GRAVITY installato al VLT (Very Large Telescope) dell'ESO per ottenere osservazioni eccezionali del centro della Via Lattea: lo strumento permette per la prima volta di combinare la luce di tutti e quattro i telescopi principali (UT) del VLT, ciascuno del diametro di 8,2 metri. Le prime osservazioni hanno dimostrato il perfetto funzionamento dello strumento GRAVITY, che permetterà di sondare i campi gravitazionali estremamente intensi vicino ai buchi neri supermassicci e verificare così la relatività generale di Einstein.

Lo strumento GRAVITY è ora operativo con tutti e quattro i telescopi UT da 8,2 metri di diametro del VLT (Very Large Telescope) dell'ESO e dai primi test è già chiaro che produrrà presto scienza all'avanguardia di livello mondiale.

GRAVITY fa parte dell'Interferometro del VLT (VLTI): combinando la luce dei quattro telescopi può raggiungere la stessa risoluzione spaziale e precisione nel misurare le posizioni di un telescopio di 130 metri di diametro. Il guadagno corrispondente di potere risolutivo e accuratezza posizionale - 15 volte migliore di un singolo telescopio UT da 8,2 metri del VLT - permetterà a GRAVITY di fare misure straordinariamente accurate di varie classi di oggetti astronomici.

Uno degli obiettivi principali di GRAVITY è di fare osservazioni dettagliate dei dintorni del buco nero da 4 milioni di masse solari che risiede al centro della Via Lattea [1]. La posizione e la massa del buco nero sono note fin dal 2002, attraverso misure molto precise del moto delle stelle che gli orbitano intorno, ma GRAVITY permetterà agli astronomi di sondare la struttura del campo gravitazionale intorno al buco nero con un dettaglio mai raggiunto, fornendo al contempo una tipo di verifica della teoria della relatività generale di Einstein finora impossibile.

Sotto questo aspetto, le prime osservazioni realizzate con GRAVITY sono già fantastiche. L'equipe di GRAVITY [2] ha usato lo strumento per osservare la stella nota come S2 mentre orbita intorno al buco nero al centro della nostra galassia, con un peridodo di soli 16 anni. Queste osservazioni hanno dimostrato chiaramente la sensibilità di GRAVITY poichè sono bastati pochi minuti per vedere nitidamente la debole stella.

L'equipe sarà presto in grado di ottenere posizioni ultra-precise della stella sulla sua orbita, pari a misurare la posizione di un oggetto sulla Luna con una precisione del centimetro. Ciò permetterà di determinare se il moto intorno al buco nero segue o meno le previsioni della relatività generale di Einstein. Le nuove osservazioni mostrano che il Centro Galattico è un laboratorio ideale, il meglio che si possa sperare.

"È stato un momento fantastico per tutta l'equipe quando la luce della stella ha prodotto intereferenza per la prima volta - dopo otto anni di duro lavoro," commenta l'investigatore principale di GRAVITY Frank Eisenhauer del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching, Germania. "Prima abbiamo stabilizzato l'interferenza su una stella vicina e forte, e pochi minuti dopo potevamo già vedere direttamente l'interferenza dalla stella debole - e poi tante pacche sulle spalle!" A prima vista nè la stella di riferimento nè la stella in orbita intorno al buco nero hanno compagni che complicherebbero le osservazioni e le analisi. "Sono sonde ideali," spiega Eishehauer.

Il successo del funzionamento di GRAVITY arriva proprio al momento opportuno: infatti tra soli due anni, nel 2018, la stella S2 si troverà nel punto della sua orbita più vicino al buco nero, ad appena 17 ore-luce di distanza, e viaggerà a circa 30 milioni di chilometri all'ora, ossia al 2,5% della velocità della luce. A questa distanza gli effetti dovuti alla relatività generale saranno più evidenti e le osservazioni di GRAVITY forniranno i risultati più critici per la verifica della teoria [3]. La prossima occasione per ripetere queste misure si ripresenterà solo tra 16 anni, il periodo di rivoluzione della stella intorno al centro galattico.

Note

[1] Il centro della Via Lattea, la nostra galassia, si trova in cielo nella direzione della costellazione del Sagittario, a una distanza di circa 25 000 anni luce dalla Terra.

[2] Il consorzio GRAVITY è composto da: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) e Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), LESIA dell'Osservatorio di Parigi e IPAG dell'Université Grenoble Alpes/CNRS, l'University of Cologne, il Centro Multidisciplinar de Astrofísica Lisbon e Porto (SIM), e l' ESO.

[3] L'equipe per la prima volta sarà in grado di misurare due diversi effetti relativistici per una stella in orbita intorno a un buco nero - il redshift gravitazionale  e la precessione del pericentro.  Il redshift ha luogo perchè la luce della stella si oppone al forte campo gravitazionale del buco nero supermassiccio per sfuggire nell'Universo. Nel fare ciò perde energia, cosa che si manifesta con lo spostamento della luce verso il rosso. Il secondo effetto influisce sull'orbita della stella e porta a una deviazione da una perfetta ellisse. L'orientazione dell'ellisse ruota di circa mezzo grado nel piano orbitale quando la stella passa vicina al buco nero. Lo stesso effetto è stato osservato per l'orbita di Mercurio intorno al Sole, dove lo spostamento per ogni orbita è circa 6500 volte più debole che nelle immediate vicinanze del buco nero al centro della Galassia. La distanza ben maggiore rende molto più difficile osservarlo nel centro galattico che nel Sistema Solare.

Ulteriori Informazioni

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Contatti

Frank Eisenhauer
GRAVITY Principal Investigator, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching, Germany
Tel.: +49 (89) 30 000 3563
E-mail: eisenhau@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Cell.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Hannelore Hämmerle
Public Information Officer, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching, Germany
Tel.: +49 (89) 30 000 3980
E-mail: hannelore.haemmerle@mpe.mpg.de

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1622.

Sul Comunicato Stampa

Comunicato Stampa N":eso1622it-ch
Nome:S2
Tipo:Milky Way : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Very Large Telescope

Immagini

Rappresentazione artistica della stella S2 che passa molto vicino al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea
Rappresentazione artistica della stella S2 che passa molto vicino al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea
Il centro della Via Lattea
Il centro della Via Lattea

Video

Rappresentazione artistica della stella S2 che passa molto vicino al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.
Rappresentazione artistica della stella S2 che passa molto vicino al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.
Animazione del cammino di un raggio di luce all'interno di GRAVITY
Animazione del cammino di un raggio di luce all'interno di GRAVITY

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