Astronomii au măsurat, în sfârșit, puterea reală a jeturilor emise de o gaură neagră, urmărind cum acestea se curbează sub influența vânturilor stelare, dezvăluind energii echivalente cu 10.000 de sori.
Cercetătorii au făcut un pas important către înțelegerea modului în care găurile negre influențează universul, măsurând direct puterea jeturilor lor. Folosind o rețea de telescoape radio răspândite pe tot globul, o echipă condusă de Universitatea Curtin a capturat imagini detaliate care dezvăluie cât de energetice pot fi aceste jeturi. Constatările susțin teoriile de lungă durată despre rolul găurilor negre în modelarea structurii galaxiilor.
Studiul, publicat în *Nature Astronomy*, s-a concentrat pe Cygnus X-1, un sistem bine cunoscut care include prima gaură neagră confirmată și o stea supergigantă masivă. Oamenii de știință au determinat că jeturile care emană din această gaură neagră transportă o energie egală cu aproximativ 10.000 de sori.
Pentru a face această măsurătoare, echipa s-a bazat pe o rețea de telescoape distanțate la scară largă, care lucrează împreună ca un singur instrument. Această configurație le-a permis să observe cum jeturile sunt împinse și distorsionate de vânturile puternice care provin de la steaua din apropiere, pe măsură ce gaura neagră se deplasează de-a lungul orbitei sale. Efectul este similar cu modul în care rafalele puternice de pe Pământ pot curba un jet de apă dintr-o fântână.
Calculând puterea vântului stelei și urmărind cât de mult sunt deviate jeturile, cercetătorii au putut determina puterea jeturilor într-un moment specific. Aceasta marchează prima dată când oamenii de știință au măsurat direct energia instantanee a jeturilor unei găuri negre, în loc să se bazeze pe medii pe termen lung.
Echipa a măsurat, de asemenea, viteza jeturilor, constatând că acestea călătoresc cu aproximativ jumătate din viteza luminii, sau aproximativ 150.000 de kilometri pe secundă. Determinarea acestei viteze a reprezentat o provocare pentru oamenii de știință timp de mulți ani.
Proiectul a fost condus de Curtin Institute of Radio Astronomy (CIRA) și de nodul Curtin al International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), cu contribuții de la Universitatea Oxford.
Autorul principal, Dr. Steve Prabu, care a lucrat la CIRA în timpul studiului și se află acum la Universitatea Oxford, a explicat că echipa a folosit o secvență de imagini pentru a urmări ceea ce el a descris drept „jeturi dansante”. Acest termen se referă la modul în care jeturile își schimbă direcția în mod repetat, pe măsură ce sunt împinse de vânturile puternice ale stelei supergigante, în timp ce ambele obiecte orbitează unul în jurul celuilalt.
Dr. Prabu a spus că aceste observații dezvăluie cât de mult din energia generată în apropierea unei găuri negre este transferată în mediul său înconjurător, influențând mediul din jurul ei.
„O constatare cheie din această cercetare este că aproximativ 10% din energia eliberată pe măsură ce materia cade înspre gaura neagră este transportată de jeturi”, a spus Dr. Prabu. „Acesta este ceea ce oamenii de știință presupun de obicei în modelele simulate la scară largă ale Universului, dar a fost greu de confirmat prin observație până acum.”
Co-autorul, profesorul James Miller-Jones, de la CIRA și nodul Curtin al ICRAR, a menționat că tehnicile anterioare puteau estima doar puterea jeturilor pe perioade extrem de lungi, uneori de mii sau milioane de ani. Acest lucru a făcut dificilă compararea directă a energiei jeturilor cu emisiile de raze X produse pe măsură ce materia cade într-o gaură neagră.
„Și deoarece teoriile noastre sugerează că fizica din jurul găurilor negre este foarte similară, putem folosi acum această măsurătoare pentru a ancora înțelegerea noastră a jeturilor, indiferent dacă acestea provin de la găuri negre de 10 sau 10 milioane de ori masa Soarelui”, a spus profesorul Miller-Jones.
„Cu proiecte de telescoape radio precum Square Kilometre Array Observatory, aflat în prezent în construcție în Australia de Vest și Africa de Sud, ne așteptăm să detectăm jeturi de la găuri negre din milioane de galaxii îndepărtate, iar punctul de ancorare oferit de această nouă măsurătoare va ajuta la calibrarea producției lor generale de energie.
„Jeturile găurilor negre oferă o sursă importantă de feedback pentru mediul înconjurător și sunt esențiale pentru înțelegerea evoluției galaxiilor.”
Alți colaboratori la cercetare au inclus Universitatea din Barcelona, Universitatea din Wisconsin-Madison, Universitatea din Lethbridge și Institutul de Științe Spațiale.