Cercetătorii au descoperit în galaxia noastră 8 noi surse de raze X emise din sisteme binare formate dintr-o gaură neagră și o stea normală. Au reușit să studieze ecoul razelor X – un fenomen extrem de interesant care permite cercetătorilor să „măsoare” găurile negre și să înțeleagă mai bine cum funcționează.

Găurile negre sunt printre cele mai fascinante și misterioase obiecte în Univers. Teoria relativității generale, cea care leagă geometria spațiului și a timpului de materia și energia din Univers, în condițiile extreme din interiorul găurilor negre nu mai funcționează – dă un infinit; adică echivalentul unei atracții gravitaționale infinite – o singularitate spațio-temporală. În timp ce teoreticienii încearcă să găsească o teorie care să descrie procesele din interiorul găurilor negre, cum ar fi gravitația cuantică, astronomii și astrofizicienii observă fenomene care au de-a face cu găurile negre – printre acestea foarte interesante sunt observațiile unor sisteme binare.

Sisteme binare cu găuri negre

Un sistem binar este alcătuit din două corpuri. În cazul găurilor negre se pot forma sisteme binare în care ambele obiecte sunt găuri negre, sau doar unul. Primul caz este cel care a permis măsurarea undelor gravitaționale acum câțiva ani, în urma coliziunii celor două găuri negre care formau sistemul binar. Cazul în care unul dintre obiecte este o gaură neagră iar cel de-al doilea o stea obișnuită (precum Soarele nostru) este extrem de interesant – deoarece permite măsurarea nu doar a undelor gravitaționale ci și a altor semnale precum razele X.

Ce sunt razele X?

Razele X sunt reprezentate de fotoni cu energie mult mai mare decât cea a fotonilor luminii vizibile. Energia razelor X este de mii și chiar zeci de mii de ori mai mare. Din acest motiv razele X reușesc să străbată materia mai bine – sunt folosite pentru radiografii. În astronomie razele X sunt emise atunci când particule cu energie mare traversează câmpuri electromagnetice intense. Acesta este și cazul în care o stea dintr-un sistem binar cu o gaură neagră este „înghițită” de gaura neagră, după ce mai întâi a fost practic dezintegrată generând o coroană de plasmă (acea stare a materiei în care electronii sunt smulși din atomi – la energii/temperaturi înalte).

Raze X – de la sistemele binare de găuri negre și ecoul acestora

Într-un articol publicat recent în Astrophysical Journal un grup de cercetătorii care au folosit date măsurate cu NICER (NASA's Neutron star Interior Composition Explorer) au descoperit 8 noi sisteme binare formate dintr-o gaură neagră și o stea care este înghițită de gaura neagră. În urma procesului sunt emise raze X și a fost măsurat ecoul acestora. Adică pe de o parte au fost măsurate raze X emise direct – care ajung până la noi, pe de altă parte au fost măsurate raze X care ajung cu întârziere întrucât măsurăm reverberația acestora (un fel de ecou). Acest fenomen permite cercetătorilor să măsoare oarecum găurile negre – coroana și gazul care se acumulează în jurul acestora atunci când steaua este dezintegrată și înghițită. Un fel de radar care măsoară obiectele cu ajutorul ecoului. .Înaintea acestui studiu doar două astfel de sisteme fuseseră descoperite.

La ce ne ajută?

Acest tip de studiu cu ajutorul razelor X emise din sisteme binare formate dintr-o gaură neagră și o stea ne ajută să înțelegem procesele care au loc atunci când gaura neagră „înghite” steaua. Acest fenomen nu este încă pe deplin înțeles, fiind foarte complex, cu mai multe faze. Pe de altă parte, în mod indirect, reușim să obținem informații despre găurile negre și să le studiem din ce în ce mai bine cu obiectivul de a pune la punct metode pentru a verifica teoriile care descriu sau vor descrie fizica din interiorul acestor misterioase obiecte.

Credit imagine: Instituto de Astrofísica de Canarias

Rubrică realizată de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesoară de Fizică la Colegiul Naţional „Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe