Fuziunea „imposibilă” dintre două găuri negre masive, în sfârșit explicată

O suită detaliată de simulări realizate de astrofizicieni a arătat că, de fapt, câmpurile magnetice pot produce găuri negre cu mase care anterior erau considerate în mare parte de neatins.

În 2023, astronomii au înregistrat un eveniment cosmic dramatic. Două găuri negre neobișnuit de mari s-au ciocnit la aproximativ 7 miliarde de ani-lumină de Pământ, iar dimensiunea lor imensă și rotația rapidă au ridicat imediat întrebări. Obiecte cu aceste caracteristici nu erau așteptate să se formeze în Univers.

• Cum a salvat Inteligență Artificială navele spațiale ale NASA de la un potențial dezastru?
• Cum ne-a făcut tehnologia mai singuri, deși suntem mereu online

Cercetătorii au identificat acum o posibilă explicație pentru modul în care aceste găuri negre au fost create și au fuzionat în cele din urmă. Simulările lor detaliate, care urmăresc întreaga evoluție a sistemului de la nașterea stelelor-părinte până la colapsul lor final, au dezvăluit un factor crucial pe care studiile anterioare l-au ignorat: influența câmpurilor magnetice.

„Nimeni nu a luat în considerare aceste sisteme în felul în care am făcut-o noi; anterior, astronomii au ales o scurtătură și au neglijat câmpurile magnetice,” a spus Ore Gottlieb, astrofizician și autor principal al noului studiu. „Dar odată ce iei în considerare câmpurile magnetice, poți explica de fapt originile acestui eveniment unic.”

Ciocnirea din 2023, denumită acum GW231123, a fost detectată de colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA, care folosește observatoare de unde gravitaționale pentru a măsura ușoare perturbații în spațiu-timp cauzate de mișcările cosmice masive.

Un eveniment cosmic dramatic

Inițial, oamenii de știință nu au putut înțelege cum s-ar fi putut forma găuri negre atât de grele și cu rotație rapidă. Stelele masive își încheie de obicei viața în evenimente explozive de supernovă care pot lăsa în urmă o gaură neagră. Cu toate acestea, stelele dintr-un anumit interval de masă produc o supernovă cu instabilitate de pereche – o explozie puternică ce distruge complet steaua și nu lasă nicio rămășiță.

„Ca urmare a acestor supernove, nu ne așteptăm ca găurile negre să se formeze între aproximativ 70 și 140 de ori masa Soarelui,” spune Gottlieb. „Așadar, a fost derutant să vedem găuri negre cu mase în interiorul acestui gol.”

O explicație posibilă este că găurile negre din acest ecart de masă se formează atunci când găuri negre mai mici fuzionează. Dar pentru GW231123, această explicație părea improbabilă, deoarece găurile negre din această ciocnire se roteau mai rapid decât oricare măsurată anterior de LIGO.

Gottlieb și colaboratorii săi au investigat prin efectuarea a două etape de simulări. Ei au simulat mai întâi o stea gigant de 250 de ori masa Soarelui. A doua serie de simulări mai complexe a inclus câmpurile magnetice și a tratat consecințele supernovei, scrie SciTechdaily.

Anterior, astronomii presupuneau că întreaga masă a norului de resturi stelar ar cădea în gaura neagră nou-născută. Dar simulările au arătat altceva.

O explozie puternică ce distruge complet steaua

Dacă steaua inițială se rotea rapid, norul de resturi formează un disc rotitor care face ca gaura neagră să se rotească din ce în ce mai repede. Dacă sunt prezente câmpuri magnetice, acestea exercită presiune asupra discului de resturi. Această presiune este suficient de puternică pentru a expulza o parte din material departe de gaura neagră, la viteze apropiate de cea a luminii.

Aceste jeturi reduc masa care ajunge în cele din urmă în gaura neagră. Cu cât câmpurile magnetice sunt mai puternice, cu atât efectul este mai mare. În cazurile extreme, până la jumătate din masa inițială a stelei poate fi ejectată.

În simulări, câmpurile magnetice au creat în cele din urmă o gaură neagră finală aflată în ecartul de masă.

Rezultatele sugerează o conexiune între masa unei găuri negre și viteza ei de rotație. Câmpurile magnetice puternice pot încetini o gaură neagră și pot îndepărta o parte din masa stelară, creând găuri negre mai ușoare și cu rotație mai lentă.

Simulările arată, de asemenea, că formarea acestor tipuri de găuri negre creează explozii de raze gamma, care ar putea fi observabile. Căutarea acestor semnături de raze gamma ar ajuta la confirmarea procesului de formare propus.

Vă mai recomandăm să citiți și:

O gaură neagră supermasivă a dat fiori astronomilor cu o erupție fără precedent

Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au simulat o gaură neagră în laborator?

O gaură neagră ar putea exploda pe cerul Pământului în următorii 10 ani

Astronomii au descoperit o gaură neagră care „mănâncă” 3.000 de Sori pe an