Il consorzio internazionale dell’Event Horizon Telescope (EHT) ha pubblicato il 16 settembre 2025 una nuova serie di osservazioni del buco nero supermassiccio al centro della galassia M87, chiamato M87*. Le immagini, raccolte tra il 2017 e il 2021, mostrano un comportamento inatteso nei campi magnetici attorno all’orizzonte degli eventi, mostrando per la prima volta che la direzione della luce polarizzata è cambiata nel tempo.
Questi risultati, pubblicati in uno studio sulla rivista Astronomy & Astrophysics, permettono di osservare come la luce polarizzata, cioè con un orientamento preferenziale delle onde elettromagnetiche, cambi nel tempo attorno al buco nero. Nel 2017, le linee di campo magnetico sembravano avvolgersi in una direzione; nel 2021, nella direzione opposta. Questo comportamento indica che il plasma magnetizzato in prossimità dell’orizzonte degli eventi non è statico, ma evolve in modo turbolento e complesso.
M87 si trova a circa 55 milioni di anni luce dalla Terra e ospita un buco nero con una massa oltre 6 miliardi di volte quella del Sole. È stato il primo oggetto di questo tipo a essere fotografato dall’EHT nel 2019, con un successivo aggiornamento in luce polarizzata nel 2021. Oggi, la nuova serie di osservazioni multi-epoca consente di iniziare a tracciare una possibile evoluzione nel tempo dei fenomeni fisici attorno al buco nero.
Un’inversione netta della direzione di polarizzazione
La polarizzazione della luce è uno strumento fondamentale per esplorare l’ambiente fisico vicino all’orizzonte degli eventi. In particolare, permette di ricostruire l’orientamento e la geometria dei campi magnetici attraverso l’analisi del plasma (gas caldo ionizzato) che orbita attorno al buco nero. Le nuove osservazioni dell’EHT di M87*, relative agli anni 2017, 2018 e 2021, hanno mostrato che la direzione della polarizzazione ha subito un’inversione netta, suggerendo una ristrutturazione profonda del campo magnetico locale.
Nel 2017, le linee di polarizzazione apparivano orientate in una direzione coerente lungo la parte luminosa dell’anello. Nel 2021, l’orientamento si è invertito, anche se mantenendo una struttura altrettanto ordinata. Questo comportamento può essere interpretato come il risultato di un cambiamento nel plasma vicino all’orizzonte degli eventi, ma anche di effetti come la “rotazione di Faraday”, ovvero una deviazione dell’orientamento della luce polarizzata mentre attraversa regioni magnetizzate lungo la linea di vista.
Le immagini ottenute combinano dati da più bande di osservazione e più metodi di ricostruzione, per assicurare un risultato robusto e coerente. Nonostante le variazioni nella direzione della polarizzazione, la dimensione e la forma dell’anello luminoso restano costanti, confermando con elevata precisione le previsioni della relatività generale.
Questi risultati indicano che, anche se l’immagine del buco nero può sembrare stabile nel tempo, i processi fisici nel plasma vicino all’orizzonte sono dinamici e complessi. La polarizzazione ci offre quindi uno strumento per monitorare l’evoluzione di questi campi magnetici su scale temporali di pochi anni, una novità assoluta nello studio dei buchi neri supermassicci.
Nuove informazioni sul getto relativistico di M87*
Oltre alle variazioni nei pattern di polarizzazione, le osservazioni del 2021 hanno permesso all’EHT di ottenere, per la prima volta, indizi diretti di emissione estesa proveniente dal getto relativistico nella regione più vicina al buco nero di M87*. Si tratta della cosiddetta “base del getto”, cioè l’area in cui il fascio di particelle ad altissima energia viene collimato e accelerato prima di propagarsi su distanze galattiche.
Questa rilevazione è stata possibile grazie all’ampliamento della rete EHT, in particolare con l’aggiunta dei radiotelescopi di Kitt Peak (Arizona, USA) e NOEMA (Francia), che hanno migliorato significativamente la copertura e la sensibilità dell’interferometro alla scala sotto il milliarcosecondo. Il risultato è una delle prime misure dell’emissione fuori dall’anello visibile attorno all’ombra del buco nero, ottenute a 230 GHz, la frequenza di osservazione dell’EHT.
Questi dati rappresentano un primo passo importante per collegare direttamente l’ambiente prossimo all’orizzonte degli eventi con le regioni dove si forma e si stabilizza il getto relativistico. I modelli di accrescimento prevedono che il lancio del getto sia alimentato da un campo magnetico di tipo poloidale e dall’energia di rotazione del buco nero. L’osservazione diretta dell’emissione alla base del getto fornisce quindi un nuovo vincolo sperimentale per testare questi scenari.
L’evoluzione di EHT
Come accennato, le osservazioni del 2021 sono state possibili anche grazie all’espansione e al miglioramento della rete EHT, che include radiotelescopi in diverse parti del mondo collegati tramite interferometria a lunghissima base (VLBI). I due nuovi telescopi aggiunti alla rete, Kitt Peak e NOEMA, hanno aumentato la sensibilità e migliorato la risoluzione delle immagini, permettendo di rilevare segnali più deboli e dettagli più fini nella regione centrale di M87.
Anche le prestazioni di telescopi già esistenti, come il Greenland Telescope e il James Clerk Maxwell Telescope, sono state potenziate con nuove calibrazioni e miglioramenti tecnici. Questo ha portato a un miglioramento complessivo dell’affidabilità dei dati e alla possibilità di effettuare confronti accurati tra osservazioni raccolte in anni diversi. I nuovi baselines più corti, ovvero le distanze tra i singoli telescopi, hanno consentito di individuare l’emissione debole e diffusa del getto vicino al buco nero, finora rimasta nascosta.
Queste osservazioni multi-epoca rappresentano un passo decisivo per studiare i fenomeni dinamici in prossimità dell’orizzonte degli eventi. Il prossimo obiettivo della collaborazione sarà aumentare la frequenza delle osservazioni, con l’ambizione di ottenere in futuro una vera e propria sequenza temporale, un “film” che documenti l’evoluzione del getto e della polarizzazione in tempo reale. Questo permetterebbe di esplorare in modo ancora più diretto la fisica dei buchi neri e la connessione tra accrescimento, campi magnetici e formazione dei getti.
Ne abbiamo parlato qualche mese fa con la Project Scientist di EHT, Mariafelicia De Laurentis –> Il futuro dell’Event Horizon Telescope raccontato da Mariafelicia De Laurentis, nuova Project Scientist EHT
