O echipă internaţională de astronomi a răspuns la o întrebare în legătură cu jeturile enigmatice emise de găurile negre, la care de mult timp se aşteaptă un răspuns, cu ocazia unei lucrări de cercetare publicată în revista de prestigiu Nature.
Jeturile emise de găurile negre reprezintă fascicule subţiri de materie care sunt emise cu mare viteză de lângă un obiect central (aşa cum este o gaură neagră).
Acesta este un model al sistemului unei găuri negre ce prezintă jeturile acesteia care s-au dovedit a conţine materie formată din atomi. Credit: J. Miller-Jones (ICRAR) care a utilizat un program realizat de R. Hynes.
„Deşi acestea au fost observate de zeci de ani, noi nu suntem încă siguri din ce sunt compuse sau care este cauza care le conferă energia pe care o au", a declarat dr. María Díaz, astronom în cadrul ESO (European Southern Observatory), autorul principal al studiului.
Echipa a studiat undele radio şi razele X emise de o mică gaură neagră având o masă de câteva ori mai mare decât masa Soarelui. Se ştia că gaura neagră în cauză este activă, dar observaţiile radio ale astronomilor nu au surprins existenţa unor jeturi şi spectrul de raze X al găurii negre nu a arătat nimic neobişnuit..
Cu toate acestea, câteva săptămâni mai târziu, echipa de astronomi a efectuat alte observaţii şi de data aceasta ei au reuşit să detecteze emisiile radio corespunzătoare apariţiei bruşte a aceste jeturi şi, chiar şi mai interesant, liniile care au apărut în spectrul de raze X au relevat semnătura atomilor obişnuiţi care se află în jurul găurii negre.
„În mod curios, noi am descoperit că aceste linii nu se află în locul în care acestea ar fi trebuit să existe, ci mai degrabă şi-au modificat poziţia în mod semnificativ", declară dr. James Miller Jones din partea Curtin University, cel care a lucrat în cadrul International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) şi a condus observaţiile radio.
Acelaşi efect apare atunci când sunetul emis de sirena unui vehicul îşi modifică frecvenţa pe măsură ce acesta se deplasează spre noi sau se îndepărtează de noi. În acest fel lungimea de undă a sunetului se scurtează sau se măreşte.
În timpul primei observaţii, apariţia razelor X poate fi explicată prin emisia de radiaţii care are loc în cadrul unui disc de acreţie obişnuit. Credit: Riccardo Lanfranchi.
În timpul celei de-a doua runde de observaţii s-a detectat existenţa unui jet ca urmare a emisiilor observate de unde radio, iar spectrul de raze X obţinut cu această ocazie presupune existenţa unei componente adiţionale de radiaţii despre care se crede că este cauzată de emisia coronală de deasupra discului de acreţie. Totodată, s-au observat trei linii de emisie înguste care indică prezenţa barionilor. Credit: Riccardo Lanfranchi.
„Aceasta ne-a făcut să concluzionăm că particulele au fost accelerate cu o viteză considerabilă în cadrul jeturilor aferente găurii negre, unul orientat spre Pământ şi celălalt în direcţie opusă", a spus dr. Simone Migliari din partea University of Barcelona, un membru al echipei de astronomi.
Dr. Miller-Jones a spus că acest lucru reprezintă prima dovadă puternică a existenţei unor astfel de particule în jeturile unei găuri negre obişnuite de mici dimensiuni.
„Cunoaştem de mult timp că aceste jeturi conţin electroni, dar nu am putut evidenţia o sarcină electrică negativă de ansamblu, ceea ce înseamnă că trebuie să existe ceva în cadrul lor ce conţine o sarcină electrică pozitivă", a spus dr Miller Jones.
„Până în prezent nu a fost clar dacă sarcină pozitivă provine de la pozitroni, particule de antimaterie având o sarcină electrică opusă electronilor sau a atomilor încărcaţi electric pozitiv. Din moment ce rezultatele au evidenţiat existenţa atomilor de nichel şi de fier în aceste jeturi, acum ştim că materia obişnuită trebuie să fie cea care contribuie la sarcina pozitivă".
Atomii încărcaţi pozitiv sunt mult mai grei decât pozitronii despre care astronomii au crezut că ar putea exista în jeturile unei găuri negre şi, prin urmare, aceste jeturi au o mai mare energie decât s-a confirmat anterior. Mai mult, astronomii nu sunt siguri dacă energia acestor jeturi este determinată de mişcarea de rotaţie a găurii negre sau dacă acestea sunt emise în mod direct din cadrul discului de materie care înconjoară gaura neagră.
„Rezultatele noastre sugerează că este mult mai probabil ca acest disc de acreţie să fie responsabil pentru emisia de materie sub formă de jeturi, iar în momentul de faţă ne propunem să efectuăm noi observaţii pentru a încerca să confirmăm acest lucru", a spus dr. Miller-Jones. Folosind datele obţinute din analiza emisiilor de raze X echipa de astronomi a determinat, de asemenea, că aceste jeturi se deplasează cu o viteză egală cu 66% din viteza luminii, ceea ce reprezintă 198.000 km/s. Aceasta este cea mai precisă determinare a vitezei jeturilor unei găuri negre ce are o masă de câteva ori mai mare decât a Soarelui.
Pentru observaţiile lor echipa de astronomi a folosit satelitul XMM-Newton al Agenţiei Spaţiale Europene pentru a studia emisiile de raze X din gaura neagră, precum şi reţeaua de radiotelescoape Australia Telescope Compact Array a CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) pentru observaţiile radio.
Traducere de Cristian-George Podariu după astronomers-reveal-contents-mysterious-black, cu acordul editorului.
