_ O masă de 17 miliarde de sori: gaura neagră în creștere este cel mai luminos obiect observat vreodată de astronomi

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 mai mare de masă decât soarele în fiecare zi.

Se știe despre aceasta de câteva decenii, dar din moment ce este atât de strălucitoare, astronomii a presupus că trebuie să fie o stea din apropiere. Doar observațiile recente au scos la iveală distanța și luminozitatea extreme.

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

Natura fizică a quasarului a fost inițial necunoscută. Dar în 1963, lumina vizibilă dintr-un quasar numit 3C 273 a fost împărțită în toate lungimile sale de undă (cunoscute ca spectrul său). Acest lucru a arătat că era situat la aproape 2 miliarde de ani lumină distanță.

Având în vedere cât de strălucitor ne apare 3C 273 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 materialul care cade într-o gaură neagră supermasivă. Quasarurile sunt, prin urmare, găurile negre cu cea mai activă creștere din univers.

Găurile negre supermasive se află adesea în centrele galaxiilor. Ca și în cazul tuturor quasarelor, J0529-4351 este alimentat de material, în mare parte hidrogen supraîncălzit și heliu, care cade în gaura sa neagră din galaxia înconjurătoare.

Aproximativ de o dată masa soarelui cade în acest negru. gaura in fiecare zi. Cât de mult gaz poate fi canalizat în centrul galaxiilor pentru a crește masa găurilor negre este o întrebare fără răspuns în astrofizică.

La centrul galaxiei, gazul se formează într-o formă de disc subțire. Proprietățile vâscozității (rezistența la curgerea materiei în spațiu) și frecarea în discul subțire ajută la încălzirea gazului la zeci de mii de grade Celsius. Acesta este suficient de fierbinte pentru a străluci atunci când este privit la lungimi de undă de lumină ultravioletă și vizibilă. 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 obiect, aflat în centrul clusterului 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 luminii pentru a călători pe distanța mare dintre acest obiect și Pământ, asistăm la aceasta când universul avea doar 1,5 miliarde de ani. Are acum o vechime de aproximativ 13,7 miliarde de ani.

Așadar, această gaură neagră trebuie să fi crescut sau să fi crescut în acest ritm pentru o parte semnificativă din vârsta universului până la momentul în care a fost observată. Autorii cred că acumularea de gaz de către gaura neagră are loc aproape de limita stabilită de legile fizicii. Acreția mai rapidă determină un disc de gaz mai luminos în jurul găurii negre, care, la rândul său, poate opri orice cădere a mai multor materiale.

J0529-4351 este cunoscut de zeci de ani, dar în ciuda faptului că are un disc de acumulare de gaz 15.000 de ori mai mare decât sistemul nostru solar și ocupând propria sa galaxie – care este probabil aproape de dimensiunea Căii Lactee – este atât de departe, încât apare ca un singur punct de lumină în telescoapele noastre.

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

Stelele și quasarii arată destul de diferit unul față de celălalt la acele lungimi de undă. Pentru a confirma observația, a fost luat un spectru (la fel cum a fost cu quasarul 3C 273), folosind telescopul de 2,3 metri al Universității Naționale Australiane de la Observatorul Siding Spring, New South Wales.

Și, ca și în cazul 3C. 273, spectrul a dezvăluit atât natura obiectului, cât și cât de departe era acesta - 12 miliarde de ani lumină. Acest lucru a evidențiat cât de extremă trebuie să fie luminozitatea sa.

În ciuda acestor măsurători, a fost necesar să se facă o serie de verificări pentru a confirma adevărata luminozitate a quasarului. În primul rând, astronomii trebuiau să se asigure că lumina nu a fost mărită de o sursă de pe cer care se afla mai aproape de Pământ. La fel ca lentilele folosite în ochelari sau binoclu, galaxiile pot acționa ca lentile. Sunt atât de dense încât pot îndoi și mări lumina surselor mai îndepărtate care sunt perfect aliniate în spatele lor.

Date de la satelitul Gaia al Agenției Spațiale Europene, care are măsurători extrem de precise ale poziției lui J0529-4351, a fost folosit 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 luate cu instalația Very Large Telescope (VLT) a Observatorului European de Sud din Chile.

J0529-4351 este probabil să devină un instrument foarte important pentru viitorul studiu al quasarelor și al negru. creșterea găurii. Masa găurilor negre este o proprietate fundamentală, dar este foarte dificil de măsurat direct, deoarece nu există un set standard de cântare pentru obiecte atât de absurd de mari, misterioase.

O tehnică este măsurarea efectului negrului. gaura are un gaz mai difuz care orbitează în nori mari, numită „regiune a liniei largi”. Acest gaz este dezvăluit în spectru prin „linii de emisie” largi, care sunt cauzate de sarurile electronilor între nivelurile specifice de energie din gazul ionizat.

Lățimea acestor linii este direct legată de masa negrului. gaură, dar calibrarea acestei relații este foarte prost testată pentru cele mai luminoase obiecte precum J0529-4351. Cu toate acestea, deoarece este atât de mare din punct de vedere fizic și atât de luminos, J0529-4351 va fi observabil printr-un nou instrument instalat pe VLT, numit Gravity+.

Acest instrument va oferi o măsurare directă a masei găurii negre. și calibrați relațiile utilizate pentru estimarea maselor în alte obiecte cu luminozitate ridicată.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)