Dissecting super-massive black holes in space and time with the Event Horizon Telescope and ALMA
Goddi et al. 2019, ESO messenger 177-25-35
L’Event Horizon Telescope (EHT) ha fatto la storia con la prima immagine di un buco nero (EHTC et al., 2019a) e con le prime misure dei campi magnetici al bordo di un buco nero supermassiccio (SMBH; EHTC et al., 2021a). Questi risultati rivoluzionari sono stati resi possibili grazie all’inclusione di ALMA nella rete globale dell’EHT come Phased Array, essendo ALMA il più sensibile radiotelescopio esistente alle lunghezze d’onda (sub)millimetriche (Goddi et al. 2019a,b; Goddi et al. 2021). Durante le campagne osservative EHT, dati ALMA interferometrici vengono acquisiti contemporaneamente a quelli EHT per tutte le sorgenti fornendo informazioni su scala del kpc sia in continuo che in polarizzazione. Il progetto proposto mira proprio ad utilizzare i dati ALMA interferometrici raccolti durante le campagne EHT per studiare la variabilità in polarizzazione alle lunghezze d’onda millimetriche degli AGN osservati da EHT. L’obiettivo è ottenere informazioni sui campi magnetici e sulle densità di plasma su scala dell’arcsecondo lungo i getti degli AGN da mettere in relazione con ciò che è osservato nelle regioni di lancio, in prossimità dell’orizzonte degli eventi dei SMBH, ovvero con ciò che si ottiene tramite i dati EHT.
A tal fine, il progetto usa un database unico, acquisito nel corso di campagne osservative pluriennali (2017–2022) con più di 200 ore di dati simultanei EHT e ALMA, e che include principalmente i due target scientifici chiave dell’EHT, ovvero il candidato SMBH al centro della Galassia, Sgr A*, e il nucleo della galassia ellittica gigante M87, oltre ad un campione di circa 20 AGN radio-loud.
In questo studio vengono combinati per la prima volta l’analisi della polarizzazione con lo studio nel dominio temporale (5 anni) per caratterizzare la variabilità dal kpc al pc dei campi magnetici nel plasma che accresce sui SMBH e permea i getti relativistici negli AGN. Poiché questi dati ALMA interferometrici forniscono anche informazioni critiche per la validazione dei dati VLBI e vincoli unici per i modelli teorici, questo progetto è tempestivo ed essenziale per garantire la pubblicazione nei tempi previsti dei prossimi risultati dell’EHT.
Al suo completamento, il progetto si propone di fornire un contributo unico alla scienza dell’EHT e, più in generale, al progresso degli studi sui buchi neri supermassicci e sugli AGN.
Attività previste:
I risultati scientifici di questo lavoro saranno presentati sotto forma di numerose pubblicazioni peer-reviewed su riviste astronomiche di primo piano.
• Formazione dei borsisti post-doc sugli strumenti software e sui metodi descritti nella proposta;
• Completamento dell’analisi statica dell’intero database di polarizzazione;
• Completamento dell’analisi temporale dell’intero database di polarizzazione;
• Modellizzazione nel dominio temporale dell’emissione polarizzata di Sgr A*, M87 e degli AGN;
• Caratterizzazione dei campi magnetici nel getto di M87 alle lunghezze d’onda millimetriche a partire da un monitoraggio polarimetrico pluriennale con ALMA;
• Studio delle proprietà polarimetriche e di Faraday degli AGN da un monitoraggio polarimetrico pluriennale con ALMA;
• Analisi della variabilità della polarizzazione dell’emissione millimetrica di Sgr A* osservata con ALMA;
• Modellizzazione del flusso di accrescimento di Sgr A* a partire dalla variabilità della polarizzazione osservata con ALMA;
• Organizzazione di una serie di seminari dedicati alle proprietà di polarizzazione dei target EHT – Rilascio pubblico dei dati in un archivio dedicato;
• Rilascio pubblico dei dati in un archivio dedicato;
• Attività di divulgazione, incluse conferenze pubbliche e partecipazione a festival scientifici.
Inizio progetto: 28/09/2023
Durata prevista: 29 mesi
Canale di finanziamento: PRIN 2022 (Progetti di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale, bando 104 del 02-02-2022)
Referenti: Elisabetta Liuzzo (IRA), Ciriaco Goddi (UniCa, PI)
Collaboratori: Nicola Marchili, Kazi Rygl, Alejandro Mus, Ivano Baronchelli, Rocco Lico, Mariafelicia De Laurentis
A tal fine, il progetto usa un database unico, acquisito nel corso di campagne osservative pluriennali (2017–2022) con più di 200 ore di dati simultanei EHT e ALMA, e che include principalmente i due target scientifici chiave dell’EHT, ovvero il candidato SMBH al centro della Galassia, Sgr A*, e il nucleo della galassia ellittica gigante M87, oltre ad un campione di circa 20 AGN radio-loud.
In questo studio vengono combinati per la prima volta l’analisi della polarizzazione con lo studio nel dominio temporale (5 anni) per caratterizzare la variabilità dal kpc al pc dei campi magnetici nel plasma che accresce sui SMBH e permea i getti relativistici negli AGN. Poiché questi dati ALMA interferometrici forniscono anche informazioni critiche per la validazione dei dati VLBI e vincoli unici per i modelli teorici, questo progetto è tempestivo ed essenziale per garantire la pubblicazione nei tempi previsti dei prossimi risultati dell’EHT.
Al suo completamento, il progetto si propone di fornire un contributo unico alla scienza dell’EHT e, più in generale, al progresso degli studi sui buchi neri supermassicci e sugli AGN.
Attività previste:
I risultati scientifici di questo lavoro saranno presentati sotto forma di numerose pubblicazioni peer-reviewed su riviste astronomiche di primo piano.
• Formazione dei borsisti post-doc sugli strumenti software e sui metodi descritti nella proposta;
• Completamento dell’analisi statica dell’intero database di polarizzazione;
• Completamento dell’analisi temporale dell’intero database di polarizzazione;
• Modellizzazione nel dominio temporale dell’emissione polarizzata di Sgr A*, M87 e degli AGN;
• Caratterizzazione dei campi magnetici nel getto di M87 alle lunghezze d’onda millimetriche a partire da un monitoraggio polarimetrico pluriennale con ALMA;
• Studio delle proprietà polarimetriche e di Faraday degli AGN da un monitoraggio polarimetrico pluriennale con ALMA;
• Analisi della variabilità della polarizzazione dell’emissione millimetrica di Sgr A* osservata con ALMA;
• Modellizzazione del flusso di accrescimento di Sgr A* a partire dalla variabilità della polarizzazione osservata con ALMA;
• Organizzazione di una serie di seminari dedicati alle proprietà di polarizzazione dei target EHT – Rilascio pubblico dei dati in un archivio dedicato;
• Rilascio pubblico dei dati in un archivio dedicato;
• Attività di divulgazione, incluse conferenze pubbliche e partecipazione a festival scientifici.
Inizio progetto: 28/09/2023
Durata prevista: 29 mesi
Canale di finanziamento: PRIN 2022 (Progetti di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale, bando 104 del 02-02-2022)
Referenti: Elisabetta Liuzzo (IRA), Ciriaco Goddi (UniCa, PI)
Collaboratori: Nicola Marchili, Kazi Rygl, Alejandro Mus, Ivano Baronchelli, Rocco Lico, Mariafelicia De Laurentis
Per approfondimenti: ALMABHs