Astronomii au reuşit să observe coroana unei găuri negre în imagini cu detalii fără precedent / RX J1131 se află la aproximativ 6 miliarde de ani-lumină de Pământ şi se roteşte cu mai mult de jumătate din viteza luminii

Găurile negre pot fi invizibile, dar împrejurimile lor nu sunt, condiţii în care astronomii au reuşit, în premieră, să măsoare direct „coroana” superfierbinte care înconjoară unul dintre aceşti giganţi cosmici, transmite Agerpres, care citează Live Science.

Gaura neagră supermasivă RX J1131 se află la aproximativ 6 miliarde de ani-lumină de Pământ şi se roteşte cu mai mult de jumătate din viteza luminii. În timp ce monstrul în sine rămâne ascuns, se hrăneşte cu gaz şi praf din apropiere, materii pe care le încălzeşte la milioane de grade, ajungând să strălucească asemenea unui quasar – unele dintre cele mai strălucitoare obiecte din Univers. Corona sa, un halou de gaz supraîncălzit, se întinde pe aproximativ 50 de unităţi astronomice – similară Sistemului Solar.

Această măsurătoare a fost posibilă datorită unei alinieri cosmice rare în care o galaxie în prim-plan, la aproximativ 4 miliarde de ani-lumină de Pământ, şi stelele sale au acţionat ca două lupe suprapuse, creând un „dublu zoom” care a ascuţit vederea instrumentelor asupra împrejurimilor imediate ale găurii negre.

„Aceasta este prima dată când se face o astfel de măsurătoare”, a declarat pentru Live Science Matus Rybak, cercetător senior la Universitatea Leiden din Olanda, care a condus studiul. „În principiu, am găsit o nouă modalitate de a privi ce se întâmplă foarte aproape de gaura neagră.”

Rezultatele, detaliate într-un material care urmează să apară în revista Astronomy & Astrophysics, oferă un nou instrument pentru sondarea mediilor extreme din jurul găurilor negre.

Galaxia din prim-plan este atât de masivă încât imensa sa gravitaţie curbează şi măreşte lumina lui RX J1131, generând patru imagini distincte ale quasarului printr-un fenomen cunoscut sub numele de lentilă gravitaţională puternică. Când echipa lui Rybak a reanalizat date vechi de un deceniu colectate de radiotelescopul Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) din Chile, au observat mici fluctuaţii în luminozitatea acestor imagini.

Dacă sursa acestor variaţii ar proveni din jurul găurii negre, toate imaginile s-ar lumina şi s-ar întuneca împreună. Dar observaţiile ulterioare din 2022, realizate la doar o zi distanţă, au arătat că imaginile fluctuau independent una de cealaltă.

„Aceasta este dovada incontestabilă – trebuie să fie ceva pe parcurs”, a spus Rybak.

Acel „ceva” sunt microlentilele gravitaţionale, unde stelele individuale din galaxia din prim-plan acţionează ca nişte lentile minuscule, mărind pentru scurt timp diferite părţi ale coroanei quasarului. Deoarece corona este atât de compactă, aceste amplificări la scară mică au produs fluctuaţiile independente observate în imagini, au remarcat autorii noului studiu.

„Am văzut aceste fluctuaţii în date pe care nu le-am putea explica în niciun alt mod”, a declarat Rybak pentru Live Science. Analizând aceste fluctuaţii, echipa a măsurat direct, pentru prima dată, lăţimea coroanei la scara Sistemului Solar – transformând un quasar altfel obişnuit într-un laborator cosmic unic.

Dincolo de faptul că le permite cercetătorilor să cartografieze coroana, noua măsurătoare oferă o posibilă perspectivă asupra câmpurilor magnetice din jurul găurilor negre, au remarcat oamenii de ştiinţă în studiu.

Cercetările anterioare au arătat că aceste câmpuri magnetice puternice reglează cantitatea de gaz care cade şi pe cea expulzată, controlând în esenţă modul în care găurile negre cresc în timp. Este extrem de dificil să se măsoare direct aceste câmpuri, dar modelele teoretice sugerează o legătură între emisia de unde milimetrice a coroanei – lumina care provine de la electronii care se mişcă rapid şi se spiralează în jurul liniilor câmpului magnetic – dimensiunea sa şi intensitatea câmpului magnetic.

„În acest caz, înţelegerea modului în care aceste găuri negre cresc este principala miză”, a precizat Rybak.

Pentru a urmări şi compara radiaţia milimetrică pe diferite lungimi de undă, echipa intenţionează, de asemenea, să colecteze date suplimentare de la Observatorul de raze X Chandra al NASA, singurul telescop cu raze X cu o rezoluţie spaţială suficientă pentru a capta astfel de fluctuaţii minuscule.

Pentru viitor, astronomii se vor baza probabil pe Observatorul ALMA, care se extinde în benzi de frecvenţă mai joasă, acoperind lungimile de undă în care coroanele găurilor negre strălucesc cel mai puternic.

Completând Observatorul ALMA, Observatorul Vera C. Rubin va excela în imagistica optică de înaltă rezoluţie, metoda standard pentru descoperirea quasarilor lentilaţi, cum ar fi RX J1131. Telescopul, ale cărui prime imagini au fost dezvăluite în iunie, se aşteaptă să descopere mii de astfel de sisteme şi să permită astronomilor să studieze fluctuaţiile optice cu o precizie fără precedent. „Rubin ar fi instrumentul revoluţionar pentru a face acest lucru”, a mai susţinut Rybak.