Oamenii de ştiinţă au observat de mai mulţi ani faptul că gaura neagră din centrul galaxiei noastre are un ”apetit” surprinzător de redus. Cercetării au descoperit că materia se autoexpulzează înainte de a apuca să fie devorată de gaura neagră. Chiar dacă gaura neagră Sagittarius A este de 4 milioane de ori mai masivă decât Soarele, ea este neobişnuit de inactivă pentru dimensiunile ei, absorbind doar o cantitate foarte mică de gaze şi materie galactică din vecinătate.
O echipă de studiu ce a inclus cercetători de la MIT, precum şi de la University of Massachusetts at Amherst a analizat această activitate redusă din jurul găurii negre. Studiind cele 3 milioane de secunde de înregistrări primite de la Observatorul de raze X Chandra, echipa a descoperit că o mare parte din radiaţie provine de la materia expulzată înainte de a putea fi absorbită de gaura neagră şi că doar o foarte mică cantitate de energie se datorează însăşi găurii negre.
”Gaura neagră nu are nicio şansă în a-şi exercita rolul de ”maşină de tocat” ce transformă materia în energie”, spune Joey Neilsen, care a contribuit la această cercetare în cadrul studiilor sale postdoctorale de la ”Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, MIT”. ”Toată materia este practic expulzată înainte de a fi distrusă de gaura neagră”.
Cercetătorii au publicat rezultatele în revista ”Science”.
Într-un studiu asemănător publicat în ”The Astrophysical Journal” mai mulţi cercetători din aceeaşi echipă au analizat în detaliu cantitatea mică de energie ce provenea de la gaura neagră, descoperind că ea se datora unei emisii continue de raze de mică intensitate în apropierea orizontului evenimentului – marginea extremă a unei găuri negre.
”Acest tip de ardere constantă de forma unor sfârâituri palide este ceea ce se întâmplă permanent”, explică Neilsen. ”Este vorba despre un proces de emisie de raze şi tot soiul de activităţi desfăşurate la o scară foarte redusă”.
Noile rezultate furnizează cea mai detaliată imagine de până acum privind activitatea din jurul centrului Căii Lactee.
Imaginea combină observaţiile realizate folosind lumina infra-roşu şi razele X care trec prin praful cosmic şi scot la iveală activitatea intensă din apropierea centrului galactic.
Credit imagine: Image: X-ray: NASA/CXC/UMass/D. Wang et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/D.Wang et al.; IR: NASA/JPL-Caltech/SSC/S.Stolovy
O gaură neagră năzuroasă
De-a lungul anilor cele mai puternice telescoape nu au fost capabile să detecteze decât un tip foarte palid de activitate sub forma razelor X emise din centrul galaxiei. Există o mulţime de teorii care încearcă să explice de ce o gaură neagră supermasivă precum Sagittarius A este atât de lipsită de vlagă. Unii cercetători sugerează faptul că materia iese din această zonă înainte ca gaura neagră să aibă şansa de a o devora, iar alţii spun că gaura neagră nu este pur si simplu eficientă în producerea de radiaţii. Există şi teoria conform căreia emisiile de raze X observate nu provin de la gaura neagră, ci de la un cluster de stele învecinate.
Pentru fiecare teorie în parte au fost dezvoltate modele care simulează radiaţia din jurul găurii negre, fiecare model fiind compus din spectrul caracteristic de raze X. Pentru a descoperi teoria care oferă cea mai bună explicaţie legată de inactivitatea găurii negre echipa a analizat prima dată emisiile de raze X din jurul lui Sagittarius A.
Cercetătorii au studiat 3 milioane de secunde de emisii de raze X înregistrate, datele fiind preluate de la Observatorul Chandra, telescopul NASA lansat pe orbită pentru studierea razelor X. Grupul a analizat cu minuţiozitate razele X, concentrându-se pe liniile de emisie care descriu lumina caracteristică emisă de atomii individuali. După aceea oamenii de ştiinţă s-au concentrat asupra emisiilor atomilor de fier, un element relativ abundent din galaxie.
Fierul poate fi găsit la suprafaţa stelelor, precum şi în gazele ce înconjoară o gaură neagră, dar stelele au tendinţa de a fi mult mai reci decât gazele care înconjoară gaura neagră. Pentru a determina originea razelor X cercetătorii au calculat temperatura fierului în funcţie de liniile de emisie ale razelor X. Ei au descoperit o cantitate importantă de atomi de fier radioactivi, ceea ce sugera faptul că o mare parte din razele X nu provin de la un cluster de stele, ci de la gazele ce înconjoară gaura neagră.
În timp ce observaţiile echipei par să sugereze existenţa unei cantităţi apreciabile de material gazos fierbinte disponibil pentru a fi absorbit de gaura neagră, activitatea minimă a găurii negre infirmă această ipoteză. Explicaţia cea mai plauzibilă pentru acest comportament ”năzuros” al găurii negre, a concluzionat echipa, este că materia gazoasă se autoexpulzează sub forma vântului fierbinte, scăpând înainte de a apuca să fie devorată de gaura neagră.
”Credem că majoritatea energiei sau în orice caz foarte mult din ea împinge gazul departe de gaura neagră, motiv pentru care nu mai ajunge în interior”, spune Mike Nowak cercetător MIT Kavli. ”Acum înţelegem mai bine părţile ei active şi inactive”.
Activitate tip zumzet
Pentru a găsi o explicaţie la cantitatea mică de energie eliberată de gaura neagră Neilsen, Nowak şi alţii au analizat câteva dintre cele mai slabe semnale de raze X, ce făceau parte din acelaşi set de date Chandra – aceste semnale indicau raze ori mici vârfuri de activitate în apropiere de orizontul evenimentului.
Folosind aceste date grupul a fost capabil să detecteze raze de putere mare şi medie care apăreau o dată la câteva zile. Ei s-au întrebat însă dacă nu cumva există şi raze de intensitate redusă, prea palide pentru a putea fi observate.
Cercetătorii au calculat frecvenţa razelor la diferite luminozităţi, iar pe baza distribuţiei au estimat frecvenţa razelor de şi mai mică putere, ce nu puteau fi detectate de către satelit. În final s-a stabilit că există un ”zumzet” aproape constant de raze de mică intensitate, o ipoteză care s-a potrivit exact cu estimările anterioare ale grupului privind activitatea de raze X din centrul galactic.
”Foarte rar ni se oferă şansa de a răspunde în detaliu la aceste întrebări”, spune Neilsen. ”Aceasta este o oportunitate foarte mare de a merge mai departe şi a ne întreba: Ce ştim despre ceea ce face o galaxie normală spre deosebire de quasarii de o luminozitate gigantică ori galaxiile active? Este pentru prima dată când putem încerca să găsim un răspuns la o întrebare de acest gen folosind date de înaltă calitate”.
Reinhard Genzel, profesor la ”Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics”, spune că activitatea – sau mai degrabă lipsa de activitate – descoperită în apropiere de Sagittarius A ar putea fi tipică şi pentru alte găuri negre din apropiere, majoritatea dintre ele fiind stagnante.
”Cu toate acestea, gradul de inactivitate – de ordinul unui milion sau aşa ceva – este remarcabil, parţial şi pentru că acest studiu dispune de date mult mai bune, de înaltă rezoluţie ”, adaugă Genzel, care nu a făcut parte din echipa de cercetători. ”Datele spectroscopice Chandra de o minunată rezoluţie prezentate în acest studiu nu vor fi niciodată disponibile pentru alte centre galactice, cel puţin nu în viitorul apropiat”.
Traducere de Brânduşa Băcilă după why-our-galaxys-black-hole-is-a-finicky-eater, cu acordul editorului.
