Este timpul să găsim toate găurile negre care lipsesc.
Acesta este argumentul avansat de o pereche de astrofizici japonezi, care au scris o lucrare care propune o nouă căutare pentru milioane de „găuri negre izolate” (IBH) care probabil populează galaxia noastră. Aceste găuri negre, pierdute în întuneric, sorbi materia din mijlocul interstelar - praful și alte lucruri care plutesc între stele. Dar acest proces este ineficient și o mare parte a materiei este expulzată în spațiu la viteze mari. Deoarece fluxul de ieșire interacționează cu mediul din jur, au scris cercetătorii, ar trebui să producă unde radio pe care telescoapele umane le pot detecta. Și dacă astronomii pot separa aceste valuri din tot zgomotul din restul galaxiei, ar putea să poată detecta aceste găuri negre nevăzute.
„O modalitate naivă de a observa IBH-urile este prin emisia lor de raze X”, au scris cercetătorii în lucrarea lor, care nu a fost încă revizuită formal de la egal la egal și pe care au pus-o la dispoziție pe 1 iulie ca o amprentă pre-arXiv.
De ce este asta? Pe măsură ce găurile negre aspiră materia din spațiu, materia aflată la marginea ei se accelerează și formează ceea ce este cunoscut sub numele de disc de acumulare. Problema din discul se freacă de la sine, în timp ce se învârte către orizontul evenimentului - un punct negru al întoarcerii unei găuri negre - scuipând razele X în acest proces. Dar găurile negre izolate, care sunt mici în comparație cu găurile negre supermasive, nu emit astfel o mare cantitate de raze X. Pur și simplu nu există suficientă energie sau energie în discurile lor de acumulare pentru a crea semnături mari cu raze X. Iar căutările anterioare pentru IBH folosind radiografii nu au reușit să producă rezultate concludente.
„Aceste ieșiri pot face ca IBH-urile să poată fi detectate în alte lungimi de undă”, au scris cercetătorii, Daichi Tsuna de la Universitatea din Tokyo și Norita Kawanaka, de la Universitatea Kyoto. "Ieșirile pot interacționa cu materia înconjurătoare și pot crea șocuri puternice fără coliziune la interfață. Aceste șocuri pot amplifica câmpurile magnetice și pot accelera electronii, iar acești electroni emit radiații de sincrotron în lungimea de undă radio."
Cu alte cuvinte, fluxul de ieșire care trece prin mediul interstelar ar trebui să obțină electroni care se mișcă la viteze care produc unde radio.
„Lucrare interesantă”, a declarat Simon Portegies Zwart, astrofizician la Universitatea Leiden din Olanda, care nu a fost implicat în cercetările lui Tsuna și Kawanaka. Portegies Zwart a studiat și problema IBHs, cunoscută și sub denumirea de găuri negre cu masă intermediară (IMBHs).
„Ar fi o modalitate excelentă de a găsi IMBH-uri”, a spus Portegies Zwart pentru Live Science. "Cred că, cu LOFAR, o astfel de cercetare ar trebui să fie deja posibilă, dar sensibilitatea poate pune o problemă."
IBH-urile, a explicat Portegies Zwart, sunt gândite ca o „verigă lipsă” între cele două tipuri de găuri negre pe care astronomii le pot detecta: găuri negre cu masă stelară care pot fi de două până la 100 de ori mai mari decât dimensiunea soarelui nostru și găuri negre supermasive, fiarele gargantuan care trăiesc în miezurile galaxiilor și sunt de sute de mii de ori mai mari decât soarele nostru.
Găurile negre cu masă stelară sunt detectabile ocazional în sistemele binare cu stele obișnuite, deoarece sistemele binare pot produce unde gravitaționale, iar stelele însoțitoare pot furniza combustibil pentru explozii de raze X mari. Și găurile negre supermasive au discuri de acumulare care emit atâta energie încât astronomii le pot detecta și chiar le pot fotografia.
Dar IBH-urile, în intervalul mediu dintre cele două alte tipuri, sunt mult mai dificil de detectat. Există o mână de obiecte în spațiu despre care astronomii suspectează că ar putea fi IBH-uri, dar aceste rezultate sunt incerte. Însă cercetările anterioare, inclusiv o lucrare din 2017 în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, pe care Portegies Zwart este co-autor, sugerează că milioane dintre ele ar putea fi ascunse acolo.
Tsuna și Kawanaka au scris că cea mai bună perspectivă pentru un sondaj radio al IBH-urilor implică probabil utilizarea Square Kilometer Array (SKA), un telescop radio multiplu care urmează să fie construit cu secțiuni în Africa de Sud și Australia. Este prevăzut să aibă o suprafață totală de colectare a undelor radio de 1 kilometru pătrat (0,39 mile pătrate). Cercetătorii estimează că cel puțin 30 de IBH emit unde radio pe care SKA va putea să le detecteze în prima sa fază de probă a conceptului, care este programată pentru 2020. În drum, au scris, SKA complet (programat pentru mijlocul anilor 2020) ar trebui să poată detecta până la 700.
Nu numai că SKA ar trebui să poată detecta undele radio din aceste IBH-uri, au scris, ci ar trebui să poată estima cu exactitate distanța față de multe dintre ele. Când va veni acest moment, în sfârșit, toate aceste găuri negre lipsă ar trebui să înceapă să se ascundă.
