infos.ro

În premieră, astronomii urmăresc cum dispare corona unei găuri negre, apoi reapar | Știri MIT

Jennifer Chu | MIT News Office,news.mit.edu

Se pare că universul are un simț al umorului ciudat. În timp ce un virus încrustat în coroană a trecut peste tot în lume, o altă coroană complet diferită, la aproximativ 100 de milioane de ani lumină de Pământ, a dispărut în mod misterios.

Pentru prima dată, astronomii de la MIT și din alte părți au văzut cum propria coroană a unei găuri negre supermasive, inelul ultraluminos, de miliarde de grade de particule de înaltă energie care înconjoară orizontul evenimentelor unei găuri negre, a fost distrus brusc.

Cauza acestei transformări dramatice este neclară, deși cercetătorii cred că sursa calamității ar fi putut fi o stea prinsă în forța gravitațională a găurii negre. Ca o pietricică aruncată într-o cutie de viteze, este posibil ca steaua să fi ricosat prin discul de material învolburat al găurii negre, făcând ca tot ce se află în apropiere, inclusiv particulele de înaltă energie ale coroanei, să se prăbușească brusc în gaura neagră.

Rezultatul, după cum au observat astronomii, a fost o scădere abruptă și surprinzătoare a luminozității găurii negre, cu un factor de 10.000, în mai puțin de un an.

„Ne așteptăm ca schimbările de luminozitate atât de mari să varieze pe intervale de timp de la multe mii până la milioane de ani”, spune Erin Kara, profesor asistent de fizică la MIT. „Dar în acest obiect, am văzut că se schimbă cu 10.000 pe parcursul unui an și chiar s-a schimbat cu un factor de 100 în opt ore, ceea ce este cu totul nemaiauzit și cu adevărat uluitor.”

După dispariția coroanei, astronomii au continuat să urmărească cum gaura neagră a început să strângă încet materialul de pe marginile sale exterioare pentru a-și reforma discul de acreție învolburat, care, la rândul său, a început să învârte raze X de înaltă energie aproape de orizontul evenimentelor găurii negre. . În acest fel, în doar câteva luni, gaura neagră a reușit să genereze o nouă coroană, aproape revenită la luminozitatea inițială.

„Se pare că este prima dată când vedem o coroană dispărând în primul rând, dar apoi și se reconstruiește și urmărim asta în timp real”, spune Kara. „Acest lucru va fi foarte important pentru a înțelege modul în care corona unei găuri negre este încălzită și alimentată în primul rând.”

Kara și coautorii ei, inclusiv autorul principal Claudio Ricci de la Universidad Diego Portales din Santiago, Chile, și-au publicat descoperirile astăzi în Scrisori din jurnalul astrofizic. Printre coautorii de la MIT se numără Ron Remillard și Dheeraj Pasham.

O mașină de spălat agilă

În martie 2018, o explozie neașteptată a luminat imaginea ASSASN, sondajul automat pentru All-Sky pentru Super-Novae, care cercetează întregul cer nocturn pentru activitatea supernovei. Sondajul a înregistrat un fulger de la 1ES 1927+654, un nucleu galactic activ, sau AGN, care este un tip de gaură neagră supermasivă cu luminozitate mai mare decât cea normală în centrul unei galaxii. ASSASS a observat că luminozitatea obiectului a crescut la aproximativ 40 de ori luminozitatea normală.

„Acesta a fost un AGN despre care știam, dar nu a fost foarte special”, spune Kara. „Apoi au observat că acest AGN obișnuit a devenit brusc luminos, ceea ce ne-a atras atenția și am început să îndreptăm multe alte telescoape în multe alte lungimi de undă pentru a-l privi.”

Echipa a folosit mai multe telescoape pentru a observa gaura neagră în benzile de raze X, optice și ultraviolete. Cele mai multe dintre aceste telescoape au fost îndreptate periodic către gaura neagră, de exemplu înregistrând observații pentru o zi întreagă, la fiecare șase luni. Echipa a urmărit zilnic gaura neagră cu NICER de la NASA, un telescop cu raze X mult mai mic, care este instalat la bordul Stației Spațiale Internaționale, cu detectoare dezvoltate și construite de cercetătorii de la MIT.

„NICER este grozav pentru că este atât de agil”, spune Kara. „Este această mică mașină de spălat care sare în jurul ISS și poate colecta o tonă de fotoni de raze X. În fiecare zi, NICER ar putea să arunce o privire rapidă asupra acestui AGN, apoi să plece și să facă altceva.”

Cu observații frecvente, cercetătorii au reușit să surprindă gaura neagră în timp ce a scăzut brusc în luminozitate, în aproape toate benzile de undă pe care le-au măsurat, și în special în banda de raze X de înaltă energie – o observație care a semnalat că corona găurii negre se vaporizase complet și brusc.

„După ce AssaSN l-a văzut trecând prin această uriașă explozie nebună, am urmărit cum corona a dispărut”, își amintește Kara. „A devenit nedetectabil, ceea ce nu am mai văzut până acum.”

Un fulger zguduitor

Fizicienii nu sunt siguri exact ce cauzează formarea unei corone, dar cred că are ceva de-a face cu configurația liniilor de câmp magnetic care trec prin discul de acreție al unei găuri negre. În regiunile exterioare ale discului de material învolburat al unei găuri negre, liniile de câmp magnetic sunt mai mult sau mai puțin într-o configurație simplă. Mai aproape, și mai ales în apropierea orizontului de evenimente, cercurile materiale cu mai multă energie, într-un mod care poate provoca răsucirea și ruperea liniilor de câmp magnetic, apoi reconectarea. Această încurcătură de energie magnetică ar putea învârti particulele care se învârteau aproape de gaura neagră, până la nivelul razelor X de înaltă energie, formând coroana sub formă de coroană care înconjoară gaura neagră.

Kara și colegii ei cred că, dacă o stea capricioasă ar fi fost într-adevăr vinovată în dispariția coroanei, ar fi fost mai întâi distrusă de forța gravitațională a găurii negre, împrăștiind resturi stelare pe discul de acreție. Este posibil să fi cauzat blițul temporar în luminozitate capturat de ASSASS. Această „perturbare a mareelor”, așa cum numesc astronomii un astfel de eveniment zguduitor, ar fi declanșat o mare parte din materialul din disc să cadă brusc în gaura neagră. De asemenea, ar fi putut arunca liniile de câmp magnetic ale discului într-un mod în care nu ar mai putea genera și susține o coroană de înaltă energie.

Acest ultim punct este unul potențial important pentru înțelegerea modului în care se formează prima dată coroanele. În funcție de masa unei găuri negre, există o anumită rază în care o stea va fi cu siguranță atrasă de gravitația unei găuri negre.

„Ceea ce ne spune asta este că, dacă toată acțiunea are loc în acea rază de perturbare a mareelor, asta înseamnă că configurația câmpului magnetic care susține corona trebuie să fie în acea rază”, spune Kara. „Ceea ce înseamnă că, pentru orice coroană normală, câmpurile magnetice din acea rază sunt cele responsabile pentru crearea unei coroane.”

Cercetătorii au calculat că, dacă o stea a fost într-adevăr cauza lipsei coroanei găurii negre și dacă o coroană s-ar forma într-o gaură neagră supermasivă de dimensiuni similare, ar face acest lucru pe o rază de aproximativ 4 minute lumină – o distanță care se traduce aproximativ la aproximativ 75 de milioane de kilometri de centrul găurii negre.

„Cu avertismentul că acest eveniment s-a întâmplat dintr-o întrerupere stelară a mareelor, acestea ar fi unele dintre cele mai stricte constrângeri pe care le avem cu privire la locul unde trebuie să existe corona”, spune Kara.

Coroana s-a reformat de atunci, luminându-se în raze X de înaltă energie pe care echipa le-a putut observa. Nu este la fel de strălucitor ca odinioară, dar cercetătorii continuă să-l monitorizeze, deși mai rar, pentru a vedea ce mai are în rezervă acest sistem.

„Vrem să fim cu ochii pe asta”, spune Kara. „Este încă în această stare neobișnuită de flux ridicat și poate că va face ceva nebunesc din nou, așa că nu vrem să ratam asta.”

Această cercetare a fost finanțată, parțial, de NASA.

Sursa articol

You might also like