Ventisette anni di osservazioni di una delle galassie attive più luminose dell'Universo si sono finalmente composti in un quadro continuo. Il blazar 3C 345, situato a una distanza di circa cinque miliardi di anni luce, è rimasto a lungo oggetto di attenta osservazione. Il suo getto relativistico, espulso dal buco nero supermassiccio al centro, mostrava luminosi «nodi» che sembravano sfrecciare a velocità superluminale. Per decenni gli astronomi li hanno spiegati come onde d'urto — fronti di compressione del plasma che corrono lungo il getto più velocemente della materia circostante. Un nuovo lavoro, pubblicato su Nature, mostra che questo quadro consueto, almeno per 3C 345, non regge alla verifica.
Video reconstruction of variable VLBI observations with neural fields Time-resolved relativistic jet flow in 3C 345. nature.com/articles/s4158…
Il gruppo di ricercatori ha applicato l'algoritmo kine — un metodo basato su reti neurali, capace di trasformare immagini radio sparse in un video polarizzato continuo. Alla base vi sono 116 osservazioni effettuate dal 1995 al 2022 dalla rete VLBA nell'ambito del programma MOJAVE alla frequenza di 15 GHz. L'algoritmo elabora simultaneamente tutti i dati, tenendo conto delle correlazioni spazio-temporali, e produce un modello fluido che può essere «scorso» in qualsiasi momento temporale. Il risultato è impressionante: la risoluzione è cresciuta di circa quattro volte rispetto ai metodi tradizionali, e il range dinamico è cresciuto di quasi 140 volte. Invece di singole macchie luminose, gli scienziati hanno visto un flusso di plasma unitario e hanno potuto misurare la sua velocità locale in ogni punto del getto.
Il video ha mostrato che i nodi luminosi si muovono all'incirca alla stessa velocità del plasma circostante. Non si è rilevato alcun anticipo evidente, che sarebbe stato necessario per le onde d'urto. Inoltre, i picchi di luminosità non coincidevano con i massimi di polarizzazione — un ulteriore argomento contro l'interpretazione classica. I dati di polarizzazione indicano piuttosto regioni magnetiche localmente rafforzate, la cui luminosità aumenta ulteriormente a causa della direzione del moto. Il plasma fluisce continuamente dal nucleo compatto, emettendo talvolta singole strutture luminose che dapprima volano quasi balisticamente, poi svoltano dolcemente lungo l'asse del getto e si dissolvono in una «scia» diffusa.
Questa scoperta riguarda per ora solo 3C 345. Gli autori sottolineano che non si devono estendere automaticamente le conclusioni a tutti i getti dei nuclei galattici attivi. Tuttavia il metodo è già pronto per essere applicato agli archivi di centinaia di oggetti. Se un quadro simile si ripeterà, le concezioni su come i buchi neri supermassicci accelerano e strutturano la materia potrebbero cambiare seriamente.
Dietro i numeri e gli algoritmi c'è qualcosa di più. Miliardi di anni fa, in una galassia lontana, la materia che cadeva su un buco nero generò un sottile raggio relativistico che ancora oggi attraversa lo spazio intergalattico. Noi, che viviamo su un pianeta minuscolo, con l'aiuto di radiotelescopi sparsi sulla Terra e di reti neurali, siamo riusciti a distinguere il movimento del plasma in questo raggio. L'Universo si rivela strutturato in modo tale che i suoi processi più grandiosi — la nascita dei getti all'orizzonte degli eventi, i campi magnetici, le velocità relativistiche — lasciano tracce decifrabili. E ogni nuovo metodo non fa che rafforzare la sensazione: il mondo in cui esistiamo è legato in modo incredibilmente preciso e complesso, e ciò che accade nelle sue profondità supera di gran lunga le scale consuete.
