BUCUREȘTI, 22 ian – Sputnik. Găurile negre sunt obiecte spațiale cu o mare densitate care absorb lumina. Iată de ce acestea nu pot fi studiate direct, însă pot fi cercetate urmărind comportamentul materiei care se apropie de găurile negre și sunt absorbite.
În acest scop, cercetătorii au apelat la metoda reverberației cu raze X. Rezultatele sunt publicate în revista Nature Astronomy.
Când materia se mișcă în formă de spirală spre o gaură neagră, aceasta se încălzește până la temperaturi de milioane de grade și emite raze X, care, la rândul lor, sunt reflectate de particule ale unui nor de gaz și praf care înconjoară gaura.
Astronomii de la Agenția Spațială Europeană ESA, folosind Observatorul cu raze X al telescopului spațial XMM-Newton, au reușit în premieră să utilizeze semnalele ecou în reflecție ale acestei radiații pentru a înregistra starea dinamică a mediului din jurul gaurii negre.
Oamenii de știință spun că această metodă, denumită cartografiere prin reverberație, este asemăntoare cu ecolocalizarea, când reverberațiile sonore ne informează despre forma și structura spațiului tridimensional. Ecolocația spațială le permite oamenilor de știință să „vadă” elementele invizibile din jurul găurilor negre.
"Putem vedea cum ecourile de raze X se propagă în jurul unei găuri negre, în funcție de geometria regiunii și de starea substanței", a spus astrofizicianul William Alston, de la Universitatea Cambridge, ESA, unul din principalii autori ai articolului.
Pentru un studiu detaliat, astronomii au ales o gaură neagră supermasivă în centrul activ al galaxiei IRAS 13224-3809, situată în constelația Centaurus, aflată la o distanță de aproximativ un miliard de ani lumină de Soare.
Aceștia au analizat datele de cartografiere a reverberațiilor efectuate de XMM-Newton din 2011 până în 2016. În acest timp, IRAS 13224-3809 a fost capturat de un telescop spațial pe 16 orbite, iar timpul total de observare a fost de 23 de zile.
Această galaxie este una dintre cele mai volatile surse spațiale de raze X. Clipirile ei iluminează acumulările de materie din jur, ceea ce a permis studierea periferiilor găurii negre și analiza pulsării coroanei ei.
Cercetătorii au văzut cum materia intră în spirală în fața unei găuri negre, transformându-se într-un disc. Deasupra acestui disc se află o regiune de electroni foarte fierbinți, cu o temperatură de aproximativ un miliard de grade, care se numește corona. Astronomii au observat un fulger de raze X puternice când luminozitatea coronei s-a schimbat de 50 de ori în doar câteva ore. Mai mult, s-a constatat că dimensiunea coronei se schimbă simultan cu astfel de sclipiri.
"Pe măsură ce dimensiunea coronei se schimbă, ecoul luminos se schimbă ca și cum ați vorbi cu voce tare în catedrală, iar tavanul ei s-ar mișca în sus și în jos, schimbând sunetul vocii tale", explică Alston. Urmărind ecoul luminii, nu doar urmărim modificarea coroane, putem estima masa și parametrii de rotație ai unei găuri negre mult mai exact decât dacă am observa o coroană care nu se schimbă în dimensiune. "
Cercetătorii speră să folosească aceeași metodă pentru a cartografia găurile negre din alte galaxii. Măsurarea masei, a vitezei de rotație și acreția unui eșantion mare de găuri negre, vor reprezenta o cheie pentru înțelegerea gravitației în tot spațiul cosmic, precum și pentru aprofundarea cunoștințelor despre modul în care se formează și se dezvoltă galaxiile.
Sute de găuri negre supermasive sunt deja la îndemâna XMM-Newton. Chiar și mai multe dintre acestea vor apărea în câmpul vizual al astronomilor atunci când, în 2031, va fi lansat noul telescop spațial Athena, cu o sensibilitate de o sută de ori mai mare, care îl va înlocui.