Noi date de la Telescopul Spațial Hubble al NASA/ESA au oferit dovezi esențiale privind existența în Univers a unor găuri negre medii. Hubble confirmă că această gaură neagră cu ”masă intermediară” rezidă în interiorul unui roi stelar dens.
Găurile negre cu masă intermediară (IMBHs) reprezintă mult-căutata legătură-lipsă în evoluția găurilor negre. Au existat până acum câteva astfel de candidate IMBHs. Acestea sunt mai mici decât găurile negre supe-rmasive din miezul galaxiilor mari, dar sunt mai mari decât găurile negre de masă stelară formate prin colapsul unor stele masive. Această gaură neagră recent descoperită conține 50.000 de mase solare.
IMBHs sunt destul de greu de găsit, fiind ”niște obiecte discrete, și – de aceea – trebuie să luăm în considerare cu grijă eventualele explicații alternative pentru fiecare candidată. Și acest lucru a permis Telescopul Hubble să facem cu candidata noastră”, a precizat Dacheng Lin de la Universitatea New Hampshire, investigator principal al studiului.
Lin și echipa sa au utilizat Hubble pentru a verifica observațiile realizate cu Observatorul Chandra X-ray al NASA și Observatorul XMM-Newton cu oglinzi multiple pentru raze X al Agenției Spațiale Europene, care poartă la bord trei telescoape cu raze X de randament ridicat și un monitor optic pentru expuneri lungi neîntrerupte, oferind observații extrem de sensibile.
”Adăugarea de observații suplimentare cu raze-X, ne-a permis să înțelegem producția totală de energie”, a menționat Natalie Webb, de la Universitatea din Toulouse, Franța, membru al echipei. ”Aceasta ne ajută să înțelegem tipul de stea care a fost distrusă de gaura neagră.”
În 2006, acești sateliți captori de energie înaltă au detectat o puternică flamă în raze X, dar nu a fost clar dacă ele sunt originate în interiorul sau în exteriorul galaxiei noastre. Cercetătorii au atribuit-o unei stele descompuse după ce a ajuns prea aproape de un obiect compact puternic gravitațional, ca o gaură neagră.
Surprinzător, sursa de raze X, numită 3XMM J215022.4 – 055108 nu a fost localizată în centrul unei galaxii, unde există în mod normal găurile negre super-masive. Acest lucru a crescut șansele ca IMBHs să fie ”vinovatul”, dar mai întâi a fost exclusă o altă sursă posibilă pentru flama de raze-X: o stea neutronică din galaxia noastră, aflată în proces de răcire după ce a fost expusă unor temperaturi foarte înalte. Stelele neutronice sunt rămășițe extrem de dense ale unei stele explodate.
Hubble și-a îndreptat atenția spre sursa de raze X pentru a-i determina precis locația. Imagistica de înaltă rezoluție în profunzime a confirmat că razele-X nu sunt emanate dintr-o sursă izolată a galaxiei noastre, ci dintr-o zonă îndepărtată, un roi stelar foarte dens din partea exterioară a altei galaxii – chiar soiul de locație în care astronomii se așteaptă să găsească dovezile existenței IMBHs. Studii anterioare realizate cu Hubble au arătat că cu cât este mai masivă galaxia, cu atât mai masivă este și gaura neagră din miezul său. De aceea, noile rezultate sugerează că roiul stelar ce găzduiește 3XMM J215022.4−055108 poate fi miezul decojit al unei galaxii pitice cu masă inferioară, care a fost perturbată gravitațional de interacțiunile sale strânse cu actuala gazdă galactică mai mare.
IMBHs-urile au fost dificil de găsit întrucât sunt mai mici și mai puțin active în comparație cu găurile negre super-masive; nu au surse disponibile de combustibil și nici o atracție gravitațională suficient de puternică pentru a atrage constant stele și alte materiale cosmice pentru a putea produce strălucirea de poveste în raze-X. Așadar, astronomii trebuiau să surprindă IMBH chiar în timpul actului, altfel destul de rar, când devorează o stea. Lin și colegii săi au verificat arhiva de date a XMM-Newton, căutând sute de mii de surse, pentru a obține evidența clară a acestei candidate IMBHs. Odată identificată, strălucirea în raze X de la steaua colmatată a permis astronomilor să estimeze masa găurii negre.
Confirmarea unei IMBHs deschide ușa posibilităților către mult mai multe asemenea obiecte nedetectate care, camuflate în întuneric, stau la oândă și așteaptă ca o stea să se apropie prea mult. Lin intenționează să continue această activitate meticuloasă de detectiv cosmic, folosind metodele de succes ale echipei sale.
”Studierea originii și evoluției găurilor negre de masă intermediară ne va permite în sfârșit să putem înțelege cum au apărut și au evoluat găurile negre super-masive din centrul galaxiilor mari”, a adăugat Webb.
Găurile negre reprezintă unele dintre cele mai extreme medii de care oamenii sunt conștienți și – prin urmare – reprezintă un teren de testare a legilor fizicii și a modului în care funcționează Universul. Poate crește o gaură neagră super-masivă dintr-un IMBHs? Cum se formează IMBHs-urile? Sunt grupurile dense de stele căminul lor favorit? Având încredere în dezlegarea acestor mistere, Lin și alți astronomi care cercetează găurile negre consideră că acestea mai au multe întrebări interesante de urmărit.
Notă: Rezultatele studiului menționat au fost publicate în jurnalul Astrophysical Journal Letters și au reprezentat un rezultat al the HST Program GO-15441.
- Telescopul Spațial Hubble este un proiect de cooperare internațională între ESA (Agenția Spațială Europeană) și NASA.
- Echipa internațională de astronomi implicați în acest studiu constă din D. Lin, J. Strader, A. J. Romanowsky, J. A. Irwin, O. Godet, D. Barret, N. A. Webb, J. Homan, și R. A. Remillard.
- Image credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser
- Traducere și adaptare: Crișan Petru Ciprian
