Astronomii au descoperit jeturi de materie ce se învârt foarte rapid ce provin de la o gaură neagră în rotație, situată la aproape 8.000 de ani lumină distanță de Pământ. La studiu a contribuit și un cercetător român, Valeriu Tudose de la Institutul de Științe Spațiale din Măgurele.
Publicate în revista Nature, rezultatele cercetătorilor arată că jeturile de la gaura neagră din sistemul V404 Cygni se comportă într-un mod care nu a mai fost observat până acum la așa intervale mici de timp.
Jeturile, care se rotesc foarte rapid, constau din nori de plasmă ce sunt expulzați cu viteze foarte mari din apropierea găurii negre, la intervale de timp de ordinul minutelor. Norii de plasmă se împrăștie în spațiu cu viteze egale cu aproximativ jumătate din viteza luminii (viteza lumii este de aproximativ 300.000 de km/s).
Autorul principal al studiului, conf. dr. James Miller-Jones de la Universitatea Curtin din Australia, parte a Centrului Internațional de Radio Astronomie (ICRAR), a declarat că, fără îndoială, găurile negre sunt printre cele mai extreme obiecte din univers.
„Aceasta este una dintre cele mai interesante găuri negre dintre cele pe care le-am studiat până acum”, a spus Miller-Jones.
„Ca și alte găuri negre se <<hrănește>> cu o stea din apropiere, atrăgând gaz de la stea și formând un disc de materie care înconjoară gaura neagră și care își urmează drumul în spirală către aceasta sub influența gravitației. Ce considerăm noi că este diferit în cazul sistemului V404 Cygni este că discul de materie și axa de rotație a găurii negre nu sunt perpendiculare. Probabil din acest motiv partea dinspre gaura neagră a discului ondulează precum un titirez și împrăștie jeturi împrejur în direcții diferite pe măsură ce își schimbă orientarea”, a mai spus el.
V404 Cygni a fost identificat pentru prima dată drept un sistem ce conține o gaură neagră în anul 1989, când a expulzat o cantitate foarte mare de materie. Analizând plăci fotografice de arhivă, astronomii au descoperit că astfel de perioade de activitate intensă au avut loc și în 1938 și 1956.
În 2015, când V404 Cyg a trecut printr-o fază asemănătoare de activitate crescută, care a durat 2 săptămâni, telescoape din toată lumea au urmărit fenomenul. „Toți au sărit să observe sistemul cu orice telescop au avut la îndemână. De aceea și avem acum date atât de numeroase”, a explicat Miller-Jones.
“Sistemul acesta se dovedește a fi unul foarte captivant. Cu siguranță, următoarea perioadă de activitate, despre care nu știm când se va întâmpla – poate fi peste 10 ani sau nu în timpul vieții noastre – va fi observată cu foarte mult interes”, a declarat pentru GreatNews cercetătorul Valeriu Tudose.
Animație cu discul de acreție și mișcarea jeturilor în sistemul V404 Cygni. Făcând un zoom de la norii de plasmă pe care-i observăm cu radiotelescoapele, vedem sistemul binar însuși. Materia de la stea cade către gaura neagră prin intermediul discului de acreție ale cărui margini interioare sunt umflate de radiația intensă. Gaura neagră în rotație trage spațiu-timpul în jurul ei determinând partea interioară adiscului să capete o mișcare de precesie (ca un titirez) care redirecționează jetul. Credit: ICRAR
Narrated V404 Cygni Black Hole Animation from ICRAR on Vimeo.
Miller-Jones și colaboratorii săi au studiat gaura neagră și au fost intrigați de faptul că jeturile expulzate de aceasta aveau un comportament care nu mai fusese observat până atunci.
În timp ce în mod normal jeturile sunt expulzate pe direcția polilor găurilor negre, în acest caz jeturile aveau orientări diferite la momente de timp diferite. Ba mai mult, își schimbau direcția foarte rapid, în mai puțin de câteva ore.
Potrivit lui Miller-Jones, schimbările de orientare ale jeturilor se produc din cauza discului de acreție, cum este numit discul de materie ce se rotește în jurul găurii negre. Discul de
acreție în V404 Cygni are lățimea de 10 milioane de kilometri, iar partea apropiată de gaura neagră, de câteva mii de kilometri, ondulează în timpul perioadelor de activitate intensă.
Mai exact, partea interioară a discului de acreție are o mișcare ce trage efectiv jetul după ea.
„Ceva asemănător se întâmplă cu un titirez pe măsură ce își încetinește rotația, doar că aici avem de-a face cu teoria relativității generale a lui Einstein”, a menționat cercetătorul.
Cercetătorii au folosit observații obținute cu Very Long Baseline Array (VLBA), un radiotelescop mare cât un continent, format din 10 antene răspândite pe teritoriul Statelor Unite, de la Insulele Virgine din Caraibe până în Hawaii.
Alex Tetarenko, coautoare a studiului, recent absolventă a studiilor doctorale la Universitatea din Alberta, Canada, a precizat că rapiditatea cu care jeturile își schimbau direcția i-a constrâns pe cercetători să folosească metode de analiză diferite față de cele obișnuite: “În mod normal, radiotelescoapele produc o singură imagine din mai multe ore de observații. Dar aceste jeturi se schimbau atât de repede încât o imagine obținută din 4 ore de observații se vedea foarte <<încețoșat>>. Ca atunci când fotografiem o cascadă cu un timp de expunere lung, de o secundă”.
De aceea cercetătorii au produs 103 imagini individuale, fiecare de aproximativ 70 de secunde durată, pe care le-au ansamblat apoi într-un film.
“Doar așa am putut să punem în evidență aceste modificări extrem de rapide ale jeturilor”, a explicat Tetarenko.
“Metoda de analiză pe care am folosit-o este mai puțin utilizată pentru că este o metodă mai dificilă, în sensul că se pot obține rezultate eronate dacă datele nu sunt tratate cu multă atenție”, a completat și Valeriu Tudose.
Film realizat cu imaginile radio de înaltă rezoluție obținute pe data de 22 iunie 2015 de către rețeaua Very Long Baseline Array (VLBA) din SUA. Imaginile arată nori de plasmă în
jeturile care se îndepărtează de gaura neagră în direcții diferite. Scara este comparabilă cu mărimea Sistemului Solar, iar timpul este indicat de ceas. Credit: ICRAR și
University of Alberta
V404 Cygni Black Hole Jets Simulation from ICRAR on Vimeo.
Dr. Gemma Anderson, coautoare a studiului, de la Curtin University, a arătat că oscilațiile discului de acreție ar putea fi prezente și în alte fenomene extreme din univers: “Asta se poate întâmpla de fiecare dată când axa de rotație a găurii negre și planul discului de acreție nu sunt perpendiculare și gaura neagră începe să se <<hrănească>> copios. Probabil este cazul în o sumedenie de fenomene explozive, de exemplu găuri negre supermasive în perioade active de acreție, ori distrugeri mareice atunci când o stea este făcută bucăți de gravitația unei găuri negre”.
