Cum este într-adevăr mediul din jurul unei găuri negre? Astronomii capătă o idee mai bună prin observarea luminii care vine de pe discul de acumulare din jurul găurilor negre. Lumina nu este constantă - strălucește, țâșnește și scânteie - și acest pâlpâire oferă perspective noi și surprinzătoare asupra cantității colosale de energie care rezultă din găurile negre. Prin cartografierea cât de bine se potrivesc variațiile luminii vizibile cu cele din razele X pe perioade foarte scurte, astronomii au arătat că câmpurile magnetice trebuie să joace un rol crucial în modul în care găurile negre înghit materia.
„Pâlpâirea rapidă a luminii dintr-o gaură neagră este cel mai frecvent observată la lungimile de undă ale razelor X”, spune Poshak Gandhi, care a condus echipa internațională care raportează aceste rezultate. „Acest nou studiu este unul dintre cele mai mici date până în prezent, care explorează, de asemenea, variațiile rapide ale luminii vizibile și, cel mai important, modul în care aceste fluctuații se referă la cele din razele X”.
Observațiile au urmărit pâlpâirea găurilor negre simultan folosind două instrumente diferite, unul pe sol și altul în spațiu. Datele cu raze X au fost preluate cu ajutorul satelitului Rossi X-ray Timing Explorer al NASA. Lumina vizibilă a fost colectată cu camera de mare viteză ULTRACAM, un instrument de vizitare la foarte mare telescop (VLT) al ESO, înregistrând până la 20 de imagini pe secundă. ULTRACAM a fost dezvoltat de membrii echipei Vik Dhillon și Tom Marsh. „Acestea sunt printre cele mai rapide observații ale unei găuri negre obținute vreodată cu un telescop optic mare”, spune Dhillon.
Spre surprinderea lor, astronomii au descoperit că fluctuațiile de luminozitate din lumina vizibilă au fost chiar mai rapide decât cele văzute în razele X. În plus, s-a constatat că variațiile de lumină vizibilă și de raze X nu sunt simultane, ci urmează un model repetat și remarcabil: chiar înainte ca o rază X să lumineze lumina vizibilă se întunecă, apoi se scurge la un bliț luminos pentru o minusculă fracțiune de secundă înainte de a scădea din nou rapid.
Urmăriți un film cu fluctuațiile.
Niciuna din aceste radiații nu iese direct din gaura neagră, ci din fluxurile de energie intensă ale materiei încărcate electric în vecinătatea sa. Mediul unei găuri negre este în mod constant redimensionat de o forță concurentă precum gravitația, magnetismul și presiunea explozivă. Drept urmare, lumina emisă de fluxurile fierbinți de materie variază în luminozitate într-un mod plin de noroi și întâmplător. „Dar modelul găsit în acest nou studiu posedă o structură stabilă, care se remarcă în mijlocul unei variabilități altfel haotice, și, astfel, poate produce indicii vitale despre procesele fizice subiacente dominante în acțiune”, spune Andy Fabian, membru al echipei.
Emisia de lumină vizibilă din vecinătatea găurilor negre a fost considerată în mare măsură a fi un efect secundar, cu o izbucnire primară de raze X iluminând gazele din jur care ulterior au strălucit în domeniul vizibil. Dar dacă ar fi așa, orice variație de lumină vizibilă ar rămâne în urma variabilității razelor X și ar fi mult mai lentă până la vârf și se va estompa. „Rapidul luminos vizibil clipește acum descoperit imediat exclude acest scenariu pentru ambele sisteme studiate”, afirmă Gandhi. „În schimb, variațiile radiației X și ale luminii vizibile trebuie să aibă o origine comună și una foarte apropiată de gaura neagră în sine.”
Câmpurile magnetice puternice reprezintă cel mai bun candidat pentru procesul fizic dominant. Acționând ca un rezervor, ei pot absorbi energia eliberată aproape de gaura neagră, stocând-o până când poate fi descărcată fie ca plasmă cu emisie de raze X fierbinte (de mai multe milioane de grade), fie ca fluxuri de particule încărcate care se deplasează aproape de viteza luminii. Divizarea energiei în aceste două componente poate duce la modelul caracteristic al razelor X și al variabilității luminii vizibile.
Lucrări în această cercetare: Aici și Aici
Sursa: ESO
