Centrul galaxiei noastre este scena unui spectacol grandios și neașteptat: un foc de artificii cosmic permanent emanat de gaura neagră supermasivă Sagittarius A*. Folosind telescopul spațial James Webb (JWST), astrofizicienii de la Universitatea Northwestern au dezvăluit că acest gigant cosmic emite un flux constant de erupții luminoase de intensitate și durată variabile, fără a se stabiliza vreodată. Această descoperire ar putea revoluționa înțelegerea noastră despre găurile negre, interacțiunea lor cu mediul galactic și, prin extensie, evoluția propriei noastre galaxii. Rezultatele au fost prezentate într-un articol postat pe serverul de preprinturi arXiv.
Pentru a înțelege amploarea acestei descoperiri, este esențial să analizăm natura găurilor negre supermasive. Aceste obiecte cerești sunt printre cele mai misterioase din Univers. O gaură neagră este o regiune a spațiului în care gravitația este atât de puternică încât nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa. Ele există ca urmare a colapsului gravitațional al unor stele masive, însă găurile negre supermasive precum Sagittarius A* au o masă de milioane sau chiar miliarde de ori mai mare decât cea a Soarelui. Originea lor rămâne un mister, deși oamenii de știință cred că se formează prin fuziunea unor găuri negre mai mici sau prin acumularea de materie pe perioade extrem de lungi. Situată la aproximativ 26 000 de ani lumină de Pământ, Sagittarius A* este gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei Calea Lactee. Cu o masă echivalentă cu patru milioane de sori, aceasta are o influență gravitațională asupra tuturor stelelor și gazelor din vecinătatea sa, contribuind la dinamica galaxiei noastre.
Găurile negre în sine sunt invizibile, dar prezența lor este trădată de discul de acreție care le înconjoară: un vârtej de gaz și praf în rotație rapidă, atras inexorabil de gravitația lor puternică. Pe măsură ce se apropie de gaura neagră, această materie este comprimată și încălzită la temperaturi extrem de ridicate, emițând radiații intense, în special în domeniul infraroșu. Această emisie de lumină este cea care permite astronomilor să observe cataclismele care au loc în jurul planetei Sagittarius A*. Acest disc de acreție este scena unei activități frenetice. Contrar a ceea ce se observă în general în jurul altor găuri negre supermasive, Sagittarius A* nu cunoaște răgaz. Studiul realizat de echipa lui Farhad Yusef-Zadeh de la Universitatea Northwestern a dezvăluit un flux constant de erupții luminoase, de la pâlpâiri slabe de câteva secunde la adevărate explozii de luminozitate, uneori orbitoare, care au loc zilnic. Pentru a realiza acest studiu, cercetătorii au utilizat camera în infraroșu apropiat (NIRCam) de pe Telescopul spațial James Webb, care poate observa simultan două lungimi de undă în infraroșu (2,1 și 4,8 microni) pe perioade lungi. Observând Sagittarius A* timp de 48 de ore cumulate, împărțite în sesiuni de opt până la zece ore pe parcursul unui an, oamenii de știință au observat un foc de artificii permanent de activitate luminoasă imprevizibilă și neîncetată. Erupțiile observate variază considerabil în intensitate și durată. Unele sunt simple pâlpâiri furtive, comparabile cu scânteile unui foc de tabără, în timp ce altele sunt puternice explozii luminoase care amintesc de focurile de artificii cosmice. Această variabilitate constantă, fără perioade de repaus sau modele repetitive, diferențiază Sagittarius A* de alte găuri negre supermasive cunoscute. „Gaura neagră supermasivă din centrul Căii Lactee este unică”, spune Farhad Yusef-Zadeh, care a condus studiul. “Este mereu în plină activitate și nu pare să ajungă niciodată la o stare stabilă. Am observat gaura neagră de mai multe ori în 2023 și 2024 și de fiecare dată am văzut ceva diferit. Nimic nu a rămas vreodată la fel”
Cercetătorii au identificat două tipuri distincte de erupții în jurul Sagittarius A*, care dezvăluie mecanisme fizice fascinante și complexe. Primul tip constă în sclipiri scurte și slabe care par a fi rezultatul fluctuațiilor turbulente din discul de acreție al găurii negre. Acest disc, compus din gaz și praf care se rotesc rapid, este supus unor forțe gravitaționale și magnetice extreme. Aceste perturbații creează comprimări localizate ale plasmei, un gaz fierbinte, încărcat electric, care înconjoară Sagittarius A*. Atunci când această plasmă este comprimată, ea emite o explozie temporară de radiații, asemănătoare unei erupții solare supradimensionate. Deși aceste erupții sunt relativ slabe și de scurtă durată, frecvența lor ridicată contribuie la activitatea neîncetată observată în jurul găurii negre. Al doilea tip de erupție este mult mai spectaculos. Acestea sunt erupții lungi și luminoase cauzate de un fenomen numit reconectare magnetică. Acest proces are loc atunci când liniile de câmp magnetic se întrepătrund brusc, se rup și se reconectează în configurații diferite. Această reconectare eliberează o energie colosală sub formă de particule accelerate la viteze apropiate de cea a luminii, producând radiații intense care iluminează temporar inima Căii Lactee.
Reconectarea magnetică este un fenomen bine cunoscut în astrofizică, însă intensitatea sa în apropierea planetei Sagittarius A* depășește tot ceea ce observăm în alte părți. Farhad Yusef-Zadeh compară această reconectare cu o scânteie uriașă de electricitate statică, dar la o scară cosmică, care eliberează o energie inimaginabilă. Aceste erupții luminoase oferă o imagine a proceselor fizice extreme care au loc în apropierea găurilor negre supermasive și deschid calea către noi teorii privind interacțiunea dintre câmpurile magnetice și materia cosmică.
Observând simultan două lungimi de undă, cercetătorii au făcut o descoperire surprinzătoare: o schimbare de timp între erupțiile observate la 2,1 microni și cele la 4,8 microni. Lumina cu lungimea de undă mai mică pare să o preceadă pe cea cu lungimea de undă mai mare cu până la 40 de secunde. Acest decalaj de timp ar putea fi explicat prin sincrotron, un fenomen în care particulele accelerate se rotesc în spirală în jurul liniilor de câmp magnetic, pierzând treptat energie. Aceste observații oferă o perspectivă fără precedent asupra proceselor fizice complexe care au loc în imediata vecinătate a unei găuri negre supermasive.
Aceste descoperiri pun în discuție anumite ipoteze privind comportamentul găurilor negre. Ele ne-ar putea ajuta să înțelegem mai bine dinamica discurilor de acreție, procesele de reconectare magnetică și, mai general, interacțiunea găurilor negre cu mediul lor. Acest lucru are, de asemenea, implicații majore pentru cosmologie, în special în ceea ce privește evoluția galaxiilor. Yusef-Zadeh speră să exploreze în continuare aceste întrebări prin utilizarea JWST pentru a observa Sagittarius A* în mod continuu timp de douăzeci și patru de ore. Această observație prelungită ar face posibilă detectarea unor modele de activitate care în prezent scapă analizei.
Loading ...
