O gaură neagră primordială creşte într-un ritm „extrem” în centrul galaxiei noastre, mai rapid decât se credea posibil

În centrul galaxiei noastre, Calea Lactee, se ascunde o gaură neagră super-masivă, de aproximativ patru milioane de ori mai mare decât masa Soarelui, numită Sagittarius A*. De fapt, aceste obiecte, a căror masă creşte în timp prin consumul de materie care ajunge prea aproape de ele, se află în centrul celor mai multe galaxii. 

Însă de la intrarea în funcţiune a telescopului spaţial James Webb al agenţiei spaţiale americane NASA, în 2022, astronomii au fost surprinşi să descopere găuri negre super-masive care au existat în universul timpuriu – mai devreme decât se credea că era posibil având în vedere timpul necesar pentru a dobândi o masă atât de mare. Noile observaţii ale unei astfel de găuri negre primordiale oferă o perspectivă asupra modului în care s-ar fi putut întâmpla acest lucru – prin episoade de creştere supraîncărcată, transmite marţi agenția Reuters, citată de Agerpres.

Găurile negre sunt obiecte extrem de dense, cu o gravitaţie atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa. Datorită atracţiei gravitaţionale imense, masa lor creşte prin absorbţia de materiale precum gaz, praf şi stele care ajung suficient de aproape.

„Existenţa găurilor negre super-masive în universul timpuriu ne pune la îndoială modelele actuale referitoare la formarea şi creşterea găurilor negre”, a declarat Hyewon Suh, specialistă în astronomie la Observatorul Internaţional Gemini din Hawaii şi la NOIRLab, al Fundaţiei Naţionale pentru Ştiinţă (NSF) din SUA, autoarea principală a studiului publicat în jurnalul ştiinţific Nature Astronomy.

Noile observaţii realizate cu telescopul James Webb vizează o gaură neagră super-masivă numită LID-568, care exista atunci când cosmosul avea aproximativ 11% din vârsta sa actuală – la circa 1,5 miliarde de ani după evenimentul Big Bang de acum 13,8 miliarde de ani, care a dat naştere universului.

LID-568 are o masă de aproximativ 10 milioane de ori mai mare decât cea a Soarelui, deci de două ori şi jumătate mai mare decât cea a Sagittarius A*. Cercetătorii nu au determinat încă masa galaxiei sale de origine.

Potrivit observaţiilor, LID-568 dobândeşte masă într-un ritm mai rapid decât se credea posibil anterior. Telescopul James Webb a arătat că, pe baza cantităţii de energie observate, LID-568 pare să consume materie – fenomen cunoscut sub numele de acreţie – de peste 40 de ori mai mult decât maximul ipotetic – limita Eddington – pentru o astfel de activitate.

„Limita Eddington este o limită teoretică pentru producţia maximă de energie pe care gaura neagră o poate produce prin procesul de acreţie. Această limită teoretică presupune că forţa de ieşire a radiaţiei produse în timpul procesului de acreţie echilibrează gravitaţia materialului care se infiltrează”, a declarat specialista în astronomie şi coautoarea studiului Julia Scharwachter de la Observatorul Gemini şi NOIRLab.

Se crede că aceste găuri negre primordiale au luat naştere fie în urma morţii explozive a primei generaţii de stele din univers, fie prin prăbuşirea norilor mari de gaz prezenţi în universul timpuriu.

„Descoperirea LID-568 sugerează că o parte semnificativă a creşterii masei poate avea loc în timpul unui singur episod de acreţie rapidă. Acest lucru ar putea ajuta la explicarea modului în care găurile negre super-masive s-au format atât de devreme în univers, indiferent de modul în care şi-au avut originea”, a spus Suh.

„Până acum, ne-a lipsit confirmarea observaţională a modului în care aceste găuri negre au putut creşte atât de rapid în universul timpuriu”, a adăugat specialista.

Un indiciu cheie al creşterii unei găuri negre super-masive este emisia de raze X, radiaţii electromagnetice de înaltă energie cu lungimi de undă foarte scurte. Materialul care se roteşte în jurul unei găuri negre super-masive înainte de a fi consumat este supraîncălzit şi străluceşte puternic în lungimi de undă de raze X.

Cercetătorii au observat pentru prima dată LID-568 cu ajutorul Observatorului de raze X Chandra al NASA şi apoi au studiat-o mai îndeaproape folosind capacităţile de observare în infraroşu ale telescopului James Webb.

Observaţiile telescopului James Webb sugerează existenţa unui fel de mecanism prin care o gaură neagră poate să înghită materie într-un ritm mai rapid decât se credea posibil până acum.

„LID-568 este remarcabilă datorită ratei sale extreme de creştere şi a faptului că există atât de devreme în univers”, a declarat Suh.

„Încă nu ştim cum reuşeşte LID-568 să depăşească limita Eddington. Pentru a investiga în continuare, avem nevoie de mai multe date, aşa că plănuim să efectuăm observaţii ulterioare cu Webb”, a precizat cercetătoarea.