Astronomii măsoară discul de acreție al unei găuri negre

publicat de Florin Mitrea
57 vizualizări
O gaură neagră supermasivă

Atunci când ne gândim la o gaură neagră, am putea crede că trăsătura ei definitorie este orizontul evenimentelor. Acel punct de fără întoarcere de unde nici măcar lumina nu poate scăpa. Deși este adevărat că toate găurile negre au un orizont de evenimente, o caracteristică mai importantă a acestora este discul de gaz fierbinte și praf care îl înconjoară, cunoscut sub numele de disc de acreție. Recent, o echipă de astronomi a făcut prima măsurătoare directă a acestuia.

Potrivit lui Newton, dacă aruncăm un obiect din repaus lângă o planetă sau o stea, obiectul va cădea drept în jos, urmând o traiectorie liniară până când lovește planeta sau steaua. Einstein spune ceva ușor diferit. Acea traiectorie dreaptă este posibilă numai dacă planeta sau steaua nu se rotește. Dacă se rotește, atunci spațiul din apropierea planetei sau stelei este curbat. Aceasta înseamnă că obiectul nostru va fi atras în jurul unui planetei/stelei pe măsură ce el cade.

În apropierea găurilor negre care se rotesc rapid, acest efect poate fi imens. Aceasta înseamnă că, pe măsură ce gazul și praful încep să cadă spre gaura neagră, ele sunt atrase sub forma unui disc în jurul planului ecuatorial al găurii negre. Toate gazele și praful sunt supraîncălzite, ceea ce creează o presiune extraordinară. Un disc de acreție poate genera câmpuri magnetice puternice, poate emite raze X puternice și chiar jeturi de gaz care se îndepărtează de gaura neagră cu aproape viteza luminii. Cele mai multe dintre găurile negre care au fost identificat în Univers au trecut prin efectele de înaltă energie ale discurilor lor de acreție. Însă fizica discurilor de acreție este complexă și nu înțelegem încă pe deplin dinamica lor și nici măcar nu avem o măsură precisă a dimensiunii lor.

Avem un indicator de bază al dimensiunii discurilor de acreție. Unul dintre lucrurile care au fost observate la quasari este că aceștia pot fluctua în luminozitate. Quasarii sunt găuri negre supermasive cu un disc de acreție radio-luminos. Având în vedere viteza finită a luminii, rata fluctuațiilor ne oferă o limită superioară a dimensiunii discului de acreție. Deci, de exemplu, dacă un quasar fluctuează la scara unui an, știm că discul de acreție nu poate fi mai mare de aproximativ un an-lumină. Cel mai precis quasar fluctuant măsurat este 3C 273 și știm că discul său de acreție are o lungime de aproximativ 1,5 ani-lumină sau aproximativ 100.000 de unități astronomice.

Dar aceasta este doar o limită superioară, iar discul de acreție ar putea fi mai mic. Fără o măsurare directă a unui disc de acreție, ne bazăm pe simulări computerizate pentru a estima dimensiunea acestuia. Însă un studiu recent a măsurat direct discul de acreție al unei găuri negre supermasive, ceea ce reprezintă un pas înainte în înțelegerea găurilor negre.

Pentru a realiza acest lucru, oamenii de știință a folosit o abordare diferită. În loc să folosească fluctuațiile luminozității, ei au măsurat liniile de emisie ale unei găuri negre supermasive din centrul unei galaxii cunoscute sub numele de III Zw 002. Folosind telescopul Gemini North, au putut studia o linie de emisie deosebit de strălucitoare a hidrogenului și o alta a oxigenului. Ambele aceste spectre au prezentat o caracteristică de vârf dublu. Acest vârf dublu este cauzat de rotația discului de acreție. Pe măsură ce discul se rotește, lumina din porțiunea de disc care se rotește înspre noi este deplasată către spectrul albastru, în timp ce lumina din porțiunea de disc care se rotește în direcție opusă față de noi este deplasată spre roșu. Efectul este cel mai semnificativ pe marginile exterioare ale discului, de unde rezultă și apariția unui vârf dublu.

Din aceste date spectrale, echipa a stabilit că gaura neagră are aproximativ 400 – 900 de milioane de mase solare, iar axa sa de rotație este înclinată cu aproximativ 18 grade față de linia noastră vizuală. Vârfurile liniei de hidrogen sunt la aproximativ 16,8 zile-lumină de gaura neagră, iar vârfurile liniei de oxigen sunt la aproximativ 18,9 zile-lumină de gaura neagră. Asta înseamnă că discul de acreție are o lungime de aproximativ 40 de zile-lumină.

Acest rezultat este doar primul pas. Echipa continuă să observe III Zw 002 și speră să poată studia în timp mișcarea de precesie a discului de acreție în jurul găurii negre, ceea ce ne va oferi informații despre dinamica celor două obiecte.

Din aceeași categorie

© 2022-2024  Florin Mitrea – WordPress Theme Designed and Developed by PenciDesign

Acest site folosește cookies pentru a îmbunătăți experiența de navigare. Acceptă Detalii