Un nou studiu publicat în Nature Astronomy descrie cel mai luminos obiect observat vreodată de astronomi. Este o gaură neagră cu o masă de 17 miliarde de sori, care înghite o cantitate de masă mai mare decât cea a Soarelui în fiecare zi.

Se știe despre ea de câteva decenii, dar, întrucât este atât de luminoasă, astronomii au presupus că trebuie să fie o stea apropiată. Abia observațiile recente au dezvăluit distanța și luminozitatea sa extremă.

Obiectul a fost botezat J0529-4351. Acest nume se referă pur și simplu la coordonatele sale pe sfera cerească, un mod de a proiecta obiectele de pe cer pe interiorul unei sfere. Este un tip de obiect numit quasar.

Natura fizică a quasarilor a fost inițial necunoscută, dar, în 1963, lumina vizibilă a unui quasar numit 3C 273 a fost împărțită în toate lungimile sale de undă (cunoscute sub numele de spectru). Acest lucru a arătat că se afla la o distanță de aproape 2 miliarde de ani lumină.

Având în vedere cât de strălucitor pare 3C 273 pentru noi și cât de departe este, trebuie să fie extrem de luminos, un termen în astronomie care se referă la cantitatea de lumină emisă de un obiect într-o unitate de timp. Singura sursă de energie cunoscută pentru o astfel de luminozitate extremă a fost prin intermediul materialului care cade într-o gaură neagră supermasivă. Quasarii sunt, prin urmare, găurile negre cu cea mai activă creștere din univers.

Întrebare nesoluționată în astrofizică

Găurile negre supermasive se află adesea în centrul galaxiilor. Ca în cazul tuturor quasarilor, J0529-4351 este alimentat de material, în principal hidrogen și heliu gazos supraîncălzit, care cade în gaura neagră din galaxia înconjurătoare.

Aproximativ o masă a Soarelui cade în această gaură neagră în fiecare zi. Modul în care atât de mult gaz poate fi canalizat către centrul galaxiilor pentru a crește masa găurilor negre este o întrebare nesoluționată în astrofizică.

La centrul galaxiei, gazul se transformă într-o formă subțire de disc. Proprietățile de vâscozitate (rezistența la fluxul de materie în spațiu) și frecare în discul subțire ajută la încălzirea gazului la zeci de mii de grade Celsius. Este suficient de fierbinte pentru a lumina atunci când este privit în lungimile de undă ultraviolete și vizibile. Este acea strălucire pe care o putem observa de pe Pământ.

Cu o masă de aproximativ 17 miliarde de sori, J0529-4351 nu este cea mai masivă gaură neagră cunoscută. Un singur obiect, aflat în centrul roiului de galaxii Abell 1201, este echivalent cu 30 de miliarde de sori. Cu toate acestea, trebuie să ținem cont de faptul că, din cauza timpului necesar pentru ca lumina să parcurgă distanța imensă dintre acest obiect și Pământ, suntem martorii acestui fenomen când universul avea doar 1,5 miliarde de ani. În prezent, acesta are o vechime de aproximativ 13,7 miliarde de ani.

Prin urmare, această gaură neagră trebuie să fi crescut, sau să se fi acumulat, în acest ritm pentru o fracțiune semnificativă din vârsta universului în momentul în care a fost observată. Autorii cred că acumularea de gaz de către gaura neagră are loc aproape de limita impusă de legile fizicii. Acumularea mai rapidă determină un disc de gaz mai luminos în jurul găurii negre, care, la rândul său, poate opri orice alt material care se încadrează.

Un punct luminos în telescoape

J0529-4351 este cunoscută de zeci de ani, dar, deși are un disc de acreție de gaz de 15.000 de ori mai mare decât sistemul nostru solar și ocupă propria galaxie, care este probabil aproape de dimensiunea Căii Lactee, este atât de îndepărtată, încât apare ca un singur punct luminos în telescoapele noastre.

Acest lucru înseamnă că este dificil de distins de miliardele de stele din propria noastră galaxie. Pentru a descoperi că este de fapt o gaură neagră supermasivă, îndepărtată și puternică, a fost nevoie de tehnici mai complexe. În primul rând, astronomii au colectat lumină din mijlocul benzii de unde infraroșii (lumină cu lungimi de undă mult mai mari decât cele pe care le putem vedea).

Stelele și quasarii au un aspect destul de diferit unul față de celălalt la aceste lungimi de undă. Pentru a confirma observația, a fost realizat un spectru (la fel ca în cazul quasarului 3C 273), cu ajutorul telescopului de 2,3 metri al Universității Naționale Australiene din Siding Spring Observatory, New South Wales.

La fel ca și în cazul lui 3C 273, spectrul a dezvăluit atât natura obiectului, cât și distanța la care se afla, 12 miliarde de ani lumină. Acest lucru a evidențiat cât de extremă trebuie să fie luminozitatea sa.

În ciuda acestor măsurători, a fost nevoie de o serie de verificări pentru a confirma adevărata luminozitate a quasarului. În primul rând, astronomii trebuiau să se asigure că lumina nu a fost amplificată de o sursă de pe cer mai apropiată de Pământ. La fel ca lentilele folosite la ochelari sau binocluri, galaxiile pot acționa ca niște lentile. Ele sunt atât de dense încât pot curba și amplifica lumina unor surse mai îndepărtate care sunt perfect aliniate în spatele lor.

J0529-4351, instrument important pentru studii

Datele provenite de la satelitul Gaia al Agenției Spațiale Europene, care dispune de măsurători extrem de precise ale poziției lui J0529-4351, au fost folosite pentru a determina că J0529-4351 este cu adevărat o singură sursă de lumină fără lentile pe cer. Acest lucru este susținut de spectre mai detaliate realizate cu ajutorul instalației Very Large Telescope (VLT) a Observatorului European de Sud din Chile.

J0529-4351 este posibil să devină un instrument foarte important pentru studiul viitor al quasarilor și al creșterii găurilor negre. Masa găurilor negre este o proprietate fundamentală, dar este foarte dificil de măsurat în mod direct, deoarece nu există un set standard de cântărire pentru obiecte atât de mari și misterioase.

O tehnică constă în măsurarea efectului pe care gaura neagră îl are asupra gazului mai difuz care o orbitează în nori mari, numit ”regiunea liniei largi”. Acest gaz este evidențiat în spectru prin ”linii de emisie” largi, care sunt cauzate de electronii care sar între niveluri energetice specifice în gazul ionizat.

Lățimea acestor linii este direct legată de masa găurii negre, dar calibrarea acestei relații este foarte puțin testată pentru obiectele cele mai luminoase, cum ar fi J0529-4351. Cu toate acestea, pentru că este atât de mare din punct de vedere fizic și atât de luminos, J0529-4351 va putea fi observat de un nou instrument instalat pe VLT, numit Gravity+.

Acest instrument va oferi o măsurătoare directă a masei găurii negre și va calibra relațiile utilizate pentru a estima masele altor obiecte cu luminozitate ridicată, arată Reuters.

  Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCNews și pe Google News