Astrofizicienii au rezolvat un vechi mister al găurilor negre supermasive

Ne imaginăm găurile negre ca niște abisuri întunecate – și, din punct de vedere tehnic, este adevărat, dar efectul lor asupra spațiului din jurul lor produce unele dintre cele mai strălucitoare lumini din Univers. Iar fizicienii tocmai au făcut un pas mai aproape de a înțelege de ce.

Gaura neagră supermasivă numită Markarian 501 se află în inima unei galaxii aflate la 457 de milioane de ani-lumină depărtare și aruncă în spațiu jeturi de particule încărcate cu o viteză apropiată de cea a luminii. În acest proces, aceste particule emit raze X puternice și, deoarece jeturile sunt îndreptate spre Pământ, astronomii au o vedere excelentă.

Recent, datele obținute de la un telescop spațial destul de nou au ajutat o echipă de astrofizicieni să descopere mecanismele care fac ca aceste jeturi să strălucească mai puternic decât 100 de miliarde de sori.

O echipă condusă de Universitatea din Turku, Finlanda care a observat galaxia, și-a publicat lucrările în revista Nature.

Gaura neagră supermasivă Markarian 501 aruncă în spațiu jeturi de particule

Undele de șoc pot transforma câmpul magnetic al unei găuri negre într-un accelerator gigantic de particule, au descoperit astrofizicianul Ioannis Liodakis de la Universitatea din Turku (Finlanda) și colegii săi, iar acest lucru alimentează radiații cu raze X extraordinare.

Găurile negre supermasive precum Markarian 501 sunt mâncători înăscuți, dar dezordonați. În timp ce se ospătează cu gaz și praf, ele aruncă și o parte din hrană la o parte, aruncând gazul încărcat electric, numit plasmă, în spațiu cu viteze uriașe. Iar atunci când plasma în mișcare rapidă se lovește de norii de gaz mai lenți din afara discului de acreție al găurii negre, coliziunea produce unde de șoc puternice.

Atunci când electronii care se deplasează cu o viteză apropiată de cea a luminii sunt împinși într-o direcție diferită de un câmp magnetic, aceștia emit ceea ce se numește radiație de sincrotron. Acesta este motivul pentru care jeturile strălucesc atât de puternic, potrivit lui Liodakis și colegilor săi.

Razele X din jeturi s-au dovedit a fi foarte polarizate, ceea ce înseamnă că toate undele luminoase erau orientate în aceeași direcție, potrivit Inverse.

Cele mai multe găuri negre supermasive se află în stare latentă

Liodakis și colegii săi au folosit date de la telescopul spațial Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) al NASA pentru a măsura cât de polarizată este lumina jeturilor lui Markarian 501. IXPE a fost lansat cu doar câteva săptămâni înaintea telescopului spațial James Webb.

Deoarece câmpurile magnetice joacă un rol în polarizarea luminii, măsurarea polarizării este o modalitate bună de a înțelege structura câmpurilor magnetice din jurul unor obiecte precum pulsarii, stelele neutronice și găurile negre supermasive.

Dacă radiația de sincrotron ar proveni de la turbulențe aleatorii din jeturi, fizicienii nu s-ar aștepta ca razele X să fie polarizate. Dar lumina pe care a văzut-o IXPE este de fapt foarte polarizată.

Acest lucru sugerează că unda de șoc din plasmă a creat un câmp magnetic, care acționează ca un accelerator uriaș de particule, accelerând electronii într-o nouă direcție și făcându-i „să scuipe” raze X în acest proces.

Câmpurile magnetice joacă un rol în polarizarea luminii

Cele mai multe găuri negre supermasive se află în stare latentă în centrul galaxiilor lor. Cele care încă se hrănesc activ cu gaz și praf sunt rare. Iar cele care produc jeturi relativiste sunt și mai rare.

Doar câteva dintre aceste jeturi sunt îndreptate spre Pământ, ceea ce face ca Markarian 501 să facă parte dintr-un grup foarte mic și foarte interesant de găuri negre supermasive.

Misiunea IXPE va dura cel puțin încă un an, iar Liodakis și colegii săi intenționează să folosească telescopul spațial pentru a afla mai multe despre mecanica din spatele strălucitoarelor jeturi relativiste ale lui Markarian 501.

Ei sunt foarte atenți la „explozii”, momente în care jeturile deja strălucitoare se aprind și mai tare decât de obicei, indicând că gaura neagră supermasivă este mai activă.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Test de cultură generală. Care este diferența dintre o gaură neagră și o gaură de vierme?

Ce a început să facă o gaură neagră la scurt timp după ce a fost creată de oameni în laborator?

Moartea unei stele dezvăluie o gaură neagră care se ascunde într-o galaxie pitică

Astronomii au găsit o gaură neagră monstruoasă chiar în vecinătatea noastră cosmică