Razele X dezvăluie indicii despre materia extrem de fierbinte din jurul găurilor negre

Observațiile recente ale cercetătorilor asupra unei găuri negre de masă stelară, denumită Cygnus X-1, dezvăluie noi detalii despre materia extrem de fierbinte din regiunea care înconjoară imediat gaura neagră.

Materia este încălzită la milioane de grade atunci când este atrasă spre o gaură neagră. Această materie fierbinte strălucește în raze X. Cercetătorii folosesc măsurători ale polarizării acestor raze X pentru a testa și perfecționa modelele care descriu modul în care găurile negre înghit materia, devenind unele dintre cele mai luminoase surse de lumină – inclusiv raze X – din Univers.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

Noile măsurători de la Cygnus X-1, publicate în revista Science, reprezintă primele observații ale unei găuri negre generatoare de masă realizate de misiunea Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE), o colaborare internațională între NASA și Agenția Spațială Italiană (ASI).

Cygnus X-1 este una dintre cele mai strălucitoare surse de raze X din galaxia noastră, fiind formată dintr-o gaură neagră de 21 de mase solare pe orbita unei stele tovarășe de 41 de mase solare.

Materia extrem de fierbinte din apropierea unei găuri negre

,,Observațiile anterioare ale găurilor negre cu raze X au măsurat doar direcția de sosire, timpul de sosire și energia razelor X provenite din plasma fierbinte care se deplasează în spirală spre găurile negre”, a declarat autorul principal Henric Krawczynski, profesor Wayman Crow de fizică în cadrul Arts & Sciences la Universitatea Washington din St. Louis și membru al facultății din cadrul McDonnell Center for the Space Sciences al universității.

,,IXPE măsoară, de asemenea, polarizarea lor liniară, care transportă informații despre modul în care au fost emise razele X – și dacă și unde se împrăștie din materialul din apropierea găurii negre.”

Nicio lumină, nici măcar cea din razele X, nu poate scăpa din interiorul orizontului de evenimente al unei găuri negre. Razele X detectate cu IXPE sunt emise de materia fierbinte, sau plasma, într-o regiune cu diametrul de 2.000 km care înconjoară orizontul evenimentelor cu diametrul de 60 km al găurii negre.

Combinarea datelor IXPE cu observațiile simultane ale observatoarelor de raze X NICER și NuSTAR ale NASA le-a permis autorilor să constrângă geometria – adică forma și locația – plasmei.

Primele observații ale unei găuri negre generatoare de masă

Potrivit studiului, publicat în Science, cercetătorii au descoperit că plasma se extinde perpendicular pe un flux de plasmă în formă de creion, sau jet, cu două laturi, imaginat în observațiile radio anterioare. Alinierea direcției polarizării razelor X și a jetului oferă un sprijin puternic ipotezei că procesele din regiunea luminoasă cu raze X din apropierea găurii negre joacă un rol crucial în lansarea jetului.

Observațiile se potrivesc cu modelele care prezic că, de fapt, coroana de plasmă fierbinte fie înlocuiește discul de materie care se deplasează în spirală spre gaura neagră, fie înlocuiește porțiunea interioară a acestui disc.

Noile date de polarizare exclud modelele în care coroana găurii negre este o coloană de plasmă îngustă sau un con de-a lungul axei jetului, scrie EurekAlert.

Cercetătorii au remarcat că o mai bună înțelegere a geometriei plasmei din jurul unei găuri negre poate dezvălui multe despre funcționarea internă a găurilor negre și despre modul în care acestea acumulează masă.

Materia fierbinte strălucește în raze X

,,Aceste noi informații vor permite îmbunătățirea studiilor cu raze X despre modul în care gravitația curbează spațiul și timpul în apropierea găurilor negre”, a declarat Krawczynski.

Legat în mod specific de gaura neagră Cygnus X-1, ,,observațiile IXPE arată că fluxul de acreție este văzut mai mult pe margine decât se credea anterior”, a explicat co-autorul Michal Dovčiak de la Institutul Astronomic al Academiei Cehe de Științe.

,,Aceasta poate fi o semnătură a unei nealinieri a planului ecuatorial al găurii negre și a planului orbital al binarului”, sau a duo-ului împerecheat al găurii negre și al stelei sale însoțitoare, a clarificat co-autorul Alexandra Veledina de la Universitatea din Turku.

,,Este posibil ca sistemul să fi dobândit această nealiniere atunci când steaua progenitoare a găurii negre a explodat„.

Vă recomandăm să mai citiți și:

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

Cea mai apropiată gaură neagră descoperită vreodată. Cum a fost găsită?

O pâlpâire din întuneric dezvăluie indicii despre Sagittarius A*, gaura neagră din centrul galaxiei

Astronomii ar fi observat, pentru prima dată, o gaură neagră „invizibilă”