Cel mai extrem sistem dublu de găuri negre descoperit vreodată

O rază de particule care se îndepărtează cu viteză de un uriaș monstru cosmic trădează faptul că acesta nu este un simplu obiect solitar, ci parte din cel mai extrem sistem binar de găuri negre descoperit vreodată. Iar totul pornește de la un blazar exotic.

Jetul, care apare puternic curbat, provine dintr-un blazar exotic numit OJ 287, aflat la aproximativ patru miliarde de ani-lumină de Pământ. Un blazar este, practic, un quasar (o regiune activă din centrul unei galaxii) observat frontal. În centrul acestor structuri se află o gaură neagră supermasivă care atrage materie din jurul său, formând un disc de acreție. Acest disc devine atât de dens și de fierbinte încât strălucește intens, fiind vizibil chiar și din colțurile îndepărtate ale Universului.

Câmpurile magnetice generate în jurul discului canalizează o parte dintre particulele încărcate și le accelerează sub forma unor jeturi opuse care se propagă pe mii de ani-lumină aproape cu viteza luminii. Pentru că vedem blazarii din față, aceștia par chiar mai luminoși decât quasarii obișnuiți. Însă OJ 287 nu este un blazar obișnuit. Astronomii îi urmăresc variațiile de luminozitate de aproape 150 de ani, chiar dinainte de a ști exact ce este.

Ce au găsit oamenii de știință la un blazar exotic?

S-au observat două cicluri distincte de variație: unul de aproximativ 60 de ani și altul mai scurt, de doar 12 ani. Ciclul de 12 ani a fost asociat cu prezența unei a doua găuri negre, de circa 150 de milioane de mase solare, care orbitează în jurul celei principale, estimată la colosala masă de 18,35 miliarde de sori, o dimensiune uriașă în comparație cu gaura neagră din centrul Căii Lactee, Sagittarius A*, care are doar 4,1 milioane de mase solare.

Găurile negre formează împreună un sistem binar: cea mai mică dintre ele are o orbită alungită și, la fiecare 12 ani, traversează discul de acreție al celei mai mari. În acel moment, absoarbe o parte din materie, creându-și temporar propriul disc și un jet propriu. Pentru o scurtă perioadă, OJ 287 devine un dublu quasar, notează Space.com.

Aceasta este ipoteza, iar observațiile o susțin. De exemplu, în 2021, conform predicțiilor, sistemul a devenit brusc mult mai luminos în doar 12 ore, semn că gaura neagră secundară a interacționat cu discul celei principale, generând o explozie energetică echivalentă cu emisia a peste 100 de galaxii obișnuite.

Acum, o imagine radio de o claritate fără precedent, obținută de o rețea de telescoape de pe Pământ și din spațiu, oferă dovezi solide în favoarea acestei teorii. Observațiile au fost coordonate de radioastronomul Efthalia Traianou, de la Universitatea Heidelberg (Germania), și au implicat cele 10 telescoape ale rețelei Very Long Baseline Array (VLBA), din SUA, și antena de 10 metri a satelitului rusesc Spektr-R. În ciuda faptului că misiunea s-a încheiat în 2019, datele colectate între 2014 și 2017 au fost esențiale.

Observații la o rezoluție incredibilă

Împreună, aceste instrumente au format un interferometru cu o rezoluție incredibilă, echivalentă cu un telescop de cinci ori mai mare decât diametrul Pământului. Imaginea rezultată a dezvăluit un jet curbat, cu trei schimbări clare de direcție. De asemenea, s-a observat că unghiul jetului variază cu aproximativ 30 de grade, semn că reorientarea are loc foarte aproape de sursa sa.

Această distorsiune severă ar putea fi provocată de influența gravitațională a celei de-a doua găuri negre, care trage de jet, determinându-l să se răsucească în jurul axei sale.

Imaginile au mai surprins și un val de șoc format de un nou segment al jetului. Pe măsură ce acest val a călătorit de-a lungul jetului, a eliberat o cantitate imensă de radiații gamma, detectate inclusiv de telescoapele spațiale Fermi și Swift ale NASA.

Unele regiuni ale jetului par să emită la o temperatură aparentă de 10 trilioane de grade Celsius, o valoare imposibilă în realitate. Aceasta este însă o iluzie creată de efectul Doppler relativist, care face ca obiectele ce se apropie de noi cu viteze apropiate de cea a luminii să pară mult mai luminoase.

Pe lângă spectacolul vizual și științific, OJ 287 este extrem de valoros pentru studierea undelor gravitaționale. Deși coliziunea celor două găuri negre va avea loc peste mult timp, ele emit deja unde gravitaționale slabe, prea subtile pentru detectoarele actuale de pe Pământ. Însă rețele precum „pulsar timing arrays” sau viitoarea misiune spațială LISA a Agenției Spațiale Europene, programată pentru jumătatea anilor 2030, ar putea capta aceste semnale fine generate de perechi de găuri negre supermasive.

Descoperirile au fost publicate pe 30 iulie în revista Astronomy & Astrophysics.

Vă recomandăm să citiți și:

Obiect extrem de rar în Univers care sfidează legile astrofizicii, descoperit de oamenii de știință

„Uragane spațiale”, fenomenul uimitor care are loc la polii Pământului

Cercetătorii au realizat, în premieră, un cristal din atomi „exotici” uriași

Super-Pământul K2-18 b ar putea fi o planetă oceanică bogată în apă