Telescopul spaţial James Webb a găsit prima gaură neagră supermasivă rătăcitoare

Autor: Florin Răvdan

Astronomii au descoperit prin intermediul Telescopului Spaţial James Webb (JWST) o gaură neagră supermasivă rătăcitoare, cu masa estimată la 10 milioane de mase solare, care se deplasează prin spaţiu cu viteza colosală de 1.000 de km/h, transmite joi Space.com care citează un studiu în curs de evaluare pentru publicare în revista The Astrophysical Journal Letters şi care este în prezent disponibil în arhiva pre-print arXiv.

Această descoperire este surprinzătoare şi unică. Nu numai că este vorba de prima gaură neagră supermasivă rătăcitoare confirmată, dar acesta este şi unul dintre cele mai rapide obiecte cosmice detectate vreodată. Acest monstru de 10 milioane de mase solare străbate perechea de galaxii în curs de coliziune denumită "Cosmic Owl" (Bufniţa cosmică) cu o viteză de 3.000 de ori mai mare decât viteza sunetului la nivelul mării pe Pământ. În plus, această gaură neagră împinge în faţa sa o undă de şoc de dimensiunea unei galaxii, în timp ce trage după sine o "coadă" ce se întinde pe 200.000 de ani lumină, în care acumulările masive de gaze cosmice formează pepiniere stelare.

"Este incredibil!", a declarat pentru Space.com Pieter van Dokkum de la Universitatea Yale, coordonatorul echipei de astronomi care a făcut descoperirea. "Forţele necesare pentru a disloca o gaură neagră atât de masivă din locul său sunt enorme. Şi cu toate acestea, ştiinţa a prevăzut că astfel de fenomene se pot produce", a adăugat el, citat de Agerpres.

Unde se află această gaură neagră

Găurile negre supermasive, care pot atinge mase de miliarde de ori mai mari decât cea a Soarelui, se găsesc de obicei în inimile galaxiilor lor natale, pe care le domină cu gravitaţia lor imensă. Viteza incredibilă a acestei găuri negre supermasive înseamnă că se află la aproximativ 230.000 de ani lumină de punctul său de origine.

"Aceasta este singura gaură neagră care a fost găsită departe de fosta sa casă", a spus van Dokkum.

Această gaură neagră supermasivă, confirmată acum, a fost identificată pentru prima dată de van Dokkum şi colegii săi în 2023, folosind telescopul spaţial Hubble, care a observat ceea ce părea a fi urma unui corp masiv care trecea prin spaţiu. Desigur, ca pentru toate găurile negre, această evadare este delimitată de o suprafaţă unidirecţională de captare a luminii numită orizont de evenimente, ceea ce îl face dificil de observat.

"Gaura neagră este, ei bine, neagră - şi este foarte greu de detectat atunci când se mişcă prin spaţiul gol. Motivul pentru care am observat obiectul este din cauza impactului pe care trecerea găurii negre îl are asupra împrejurimilor sale: acum ştim că împinge o undă de şoc în gazul prin care se deplasează, şi că este şi o urmă a undei de şoc în spatele găurii negre", a spus van Dokkum. "Cu JWST, am descoperit deplasarea uriaşă a gazului la vârful undei de şoc, unde este împins de gaura neagră. Semnătura acestei unde de şoc este extrem de clară şi nu există nicio îndoială cu privire la ceea ce se întâmplă aici". Gazul este împins în lateral, departe de gaura neagră supermasivă, cu viteze de ordinul sutelor de mii de kilometri pe secundă, o semnătură dinamică pe care echipa a văzut-o prin intermediul JWST.

"Viteza gazului deplasat este direct legată de viteza găurii negre şi aşa am determinat viteza găurii negre din datele JWST", a spus van Dokkum. "Se mişcă cu aproximativ 1000 km pe secundă, mai rapid decât aproape orice alt obiect din Univers. Această viteză mare a permis găurii negre să scape de forţa gravitaţională a fostei sale locuinţe".

De ce este rătăcitoare

Cercetătorul a explicat că există două mecanisme posibile care ar putea duce la ejectarea unei găuri negre supermasive din inima propriei sale galaxii. Ambele scenarii încep atunci când două galaxii se ciocnesc şi încep să fuzioneze, fiecare participând la acest eveniment cosmic cu propria sa gaură neagră supermasivă. Ambele mecanisme sunt iniţiate atunci când găurile negre supermasive ajung în centrul galaxiei nou formate.

"Primul mecanism este că cele două găuri negre se ciocnesc una cu cealaltă şi fuzionează şi că radiaţia gravitaţională (undele gravitaţionale) eliberată în această fuziune conferă un impuls puternic găurii negre nou formate. Acest impuls ar putea imprima o viteză de 1.000 km/s, suficientă pentru a ejecta gaura neagră", a spus van Dokkum.

"Al doilea mecanism este o interacţiune cu trei corpuri. Asta se întâmplă atunci când una dintre cele două galaxii avea o pereche de găuri negre în centru. Când o a treia gaură neagră intră în sistemul binar, aceasta devine instabilă şi una dintre cele trei găuri negre va fi eliminată din sistem", a mai explicat el.

Echipa de cercetători crede că evadarea acestei găuri negre este rezultatul derulării primului scenariu menţionat. Acest lucru ar duce la o galaxie lipsită de o gaură neagră supermasivă în centrul ei, despre care van Dokkum a spus că este puţin probabil să afecteze galaxia respectivă foarte mult. Cu toate acestea, această gaură neagră supermasivă fugitivă ar putea avea un impact uriaş asupra oricărei alte galaxii pe care o întâlneşte pe traiectoria ei din spaţiu.

"O întâlnire cu o altă galaxie ar fi destul de spectaculoasă, mai ales din cauza undei de şoc uriaşă, de mărimea unei galaxii, care precedă gaura neagră", a continuat van Dokkum. "Când această undă de şoc întâlneşte gazul dens al altei galaxii, ar comprima acel gaz şi probabil va aprinde o mulţime de stele noi. Ar fi un spectacol!"

Din fericire, galaxiile cu două inele care formează sistemul Cosmic Owl sunt situate la aproximativ 9 miliarde de ani lumină distanţă de Soare, ceea ce înseamnă că, chiar dacă acest titan cosmic fugitiv s-ar îndrepta direct către noi, ar ajunge la mult timp după moartea Soarelui şi a Sistemului Solar.

Conform astronomilor, fuziunile dintre galaxii sunt fenomene obişnuite, relativ frecvente, având loc de mai multe ori pe durata de viaţă a unei singure galaxii. Aceasta înseamnă că găurile negre supermasive ejectate pot fi, de asemenea, destul de comune, deşi numărul populaţiei variază în funcţie de modul în care sunt modelate aceste coliziuni.

"Fuziunile au loc adesea în viaţa unei galaxii; fiecare galaxie cu dimensiunea şi masa Căii Lactee a experimentat mai multe pe parcursul vieţii sale. Aşa că şi sistemele binare de găuri negre ar trebui să se formeze destul de regulat. Ceea ce nu ştim este cât de repede fuzionează aceste binare, dacă acest lucru se întâmplă, şi cât de des impulsul rezultat 'dezrădăcinează' o gaură neagră", a spus van Dokkum.

"Viziunea mea este empirică: acum că ştim cum să le căutăm, putem găsi alte exemple - şi apoi putem răspunde la aceste întrebări. Principalul lucru este că evadările găurilor negre au existat până acum doar în domeniul teoriei", a adăugat el.

Cercetătorul de la Universitatea Yale a explicat că următorul pas evident pentru echipă va fi să caute mai multe exemple de găuri negre rătăcitoare.