O gaură neagră gigantică lansează „gloanțe” de plasmă la 30% din viteza luminii

În adâncul Universului, un monstru cosmic o ia razna. Quasarul PDS 456, o gaură neagră supermasivă situată la 2,5 miliarde de ani-lumină de Pământ, a devenit scena unui fenomen incredibil de violent: explozii de gaz supraîncălzit sunt expulzate la viteze apropiate de viteza luminii. Datorită observatorului spațial XRISM, al de Administrației Naționale Aeronautică și Spațială din Japonia (JAXA), astronomii au putut în sfârșit să observe această furtună galactică în detaliu – iar ceea ce au descoperit depășește orice și-au imaginat.

Un quasar este unul dintre cele mai luminoase obiecte din univers. Este o gaură neagră supermasivă care devorează activ materia, generând o energie colosală. Când o cantitate suficientă de gaz, praf sau chiar stele se apropie de orizontul său, această materie se încălzește la temperaturi extreme, producând lumină capabilă să eclipseze o întreagă galaxie. PDS 456 este un gigant cu 1,5 miliarde de mase solare. Situat relativ „aproape” la scară cosmică, a fost studiat de ani de zile, dar Misiunea de Imagistică și Spectroscopie cu Raze X (XRISM) tocmai a dezvăluit un aspect deosebit de ciudat al comportamentului său.

Cercetătorii au identificat fluxuri de plasmă ultrarapide în acest quasar – jeturi de gaz ionizat proiectate la viteze uimitoare: 20 până la 30% din viteza luminii. Dar ceea ce i-a surprins cel mai mult a fost structura acestor vânturi. Contrar a ceea ce se credea, acestea nu sunt nici difuze, nici omogene. Sunt fragmentate, aglomerate în adevărate „bile” de plasmă expulzate la viteze foarte mari. Analizând datele, care au publicate în revista Nature, echipa a distins cinci tipuri diferite de gaz, fiecare cu propria sa viteză. Această complexitate, neobservată până acum la această scară, face posibilă reconstituirea unui fenomen similar exploziilor declanșate de un tun cosmic. Și nu este vorba doar de un spectacol de artificii: în fiecare an, PDS 456 ejectează suficientă materie pentru a forma între 60 și 300 de stele similare Soarelui nostru. Această materie nu scapă la întâmplare – provine de la cei mai apropiați 0,1 ani-lumină de gaura neagră. Acest lucru face din PDS 456 un laborator unic pentru observarea interacțiunii dintre găurile negre și galaxii. Aceste fluxuri nu sunt doar o priveliște impresionantă: ele se află în centrul a ceea ce astrofizicienii numesc „feedback” al găurilor negre. Prin expulzarea unor cantități mari de materie și energie, un quasar poate influența evoluția galaxiei gazdă sau chiar poate încetini formarea de noi stele prin expulzarea gazului necesar pentru nașterea lor. Dar până acum, mecanismul precis al acestui feedback a rămas obscur. Datorită XRISM, oamenii de știință pot acum cartografia aceste ejecții cu o precizie fără precedent. Acest lucru ar putea, de asemenea, să clarifice legăturile dintre activitatea unei găuri negre și creșterea (sau declinul) galaxiei sale.

Deocamdată, PDS 456 rămâne un caz special. Echipa de cercetare lucrează la observarea altor quasari similari pentru a înțelege dacă aceste „bile” de plasmă ultra-rapide sunt o caracteristică comună sau dacă acest quasar este o excepție cosmică. După cum explică cercetătoarea Valentina Braito de la Institutul Național de Astrofizică din Milano: „PDS 456 este un laborator valoros pentru studierea vânturilor foarte puternice produse de găurile negre supermasive din universul local. Această nouă observație ne-a permis să măsurăm geometria și distribuția vitezei vântului cu un nivel de detaliu de neimaginat înainte de apariția XRISM.”

Pe măsură ce instrumentele noastre devin mai precise, universul dezvăluie fenomene din ce în ce mai extreme. PDS 456 ne amintește că până și găurile negre, acele simboluri ale absorbției și tăcerii, pot exploda și ele cu violență și lumină. O violență ordonată, fascinantă și poate decisivă pentru înțelegerea cosmosului nostru.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România