Oamenii de știință care folosesc observații de la Observatorul Neil Gehrels Swift al NASA au descoperit, pentru prima dată, semnalul de la o pereche de găuri negre gigantice care perturbă un nor de gaz în centrul unei galaxii.
„Este un eveniment foarte ciudat, numit AT 2021hdr, care se repetă la fiecare câteva luni,” a spus Lorena Hernández-García, astrofizician la Institutul de Astrofizică al Mileniului, Nucleul Mileniului pentru Cercetare Transversală și Tehnologie pentru Explorarea Găurilor Negre Supermasive, și la Universitatea din Valparaíso din Chile. „Credem că un nor de gaz a învăluit găurile negre. Pe măsură ce orbitează una în jurul celeilalte, găurile negre interacționează cu norul, perturbându-l și consumându-i gazul. Acest lucru produce un model oscilant în lumina sistemului.”
Un articol despre AT 2021hdr, condus de Hernández-García, a fost publicat pe 13 noiembrie în revista Astronomy and Astrophysics.
Găurile negre duble se află în centrul unei galaxii numite 2MASX J21240027+3409114, situată la un miliard de ani-lumină distanță în constelația nordică Cygnus. Perechea se află la aproximativ 26 miliarde de kilometri distanță una de cealaltă, suficient de aproape încât lumina să parcurgă distanța dintre ele într-o singură zi. Împreună, ele conțin de 40 de milioane de ori masa Soarelui.
Oamenii de știință estimează că găurile negre completează o orbită la fiecare 130 de zile și se vor ciocni și contopi în aproximativ 70.000 de ani.
AT 2021hdr a fost observat pentru prima dată în martie 2021 de ZTF (Zwicky Transient Facility) condus de Caltech la Observatorul Palomar din California. A fost semnalat ca o sursă potențial interesantă de ALeRCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events). Această echipă multidisciplinară combină instrumente de inteligență artificială cu expertiza umană pentru a raporta evenimente din cerul nocturn comunității astronomice, folosind munții de date colectați de programele de sondare precum ZTF.
„Deși acest flare a fost inițial considerat a fi o supernovă, izbucnirile din 2022 ne-au făcut să ne gândim la alte explicații,” a spus coautorul Alejandra Muñoz-Arancibia, membru al echipei ALeRCE și astrofizician la Institutul de Astrofizică al Mileniului și la Centrul de Modelare Matematică al Universității din Chile. „Fiecare eveniment ulterior ne-a ajutat să ne rafinăm modelul despre ceea ce se întâmplă în sistem.”
De la primul flare, ZTF a detectat izbucniri de la AT 2021hdr la fiecare 60 până la 90 de zile.
Hernández-García și echipa sa au observat sursa cu Swift din noiembrie 2022. Swift i-a ajutat să determine că binarul produce oscilații în lumina ultravioletă și X pe aceleași scale de timp pe care ZTF le observă în gama vizibilă.
Cercetătorii au efectuat o eliminare de tip Goldilocks a diferitelor modele pentru a explica ceea ce au văzut în date.
Inițial, au crezut că semnalul ar putea fi produsul activității normale în centrul galactic. Apoi au considerat dacă un eveniment de perturbare tidală — distrugerea unei stele care s-a apropiat prea mult de una dintre găurile negre — ar putea fi cauza.
În cele din urmă, s-au stabilit asupra unei alte posibilități, perturbarea tidale a unui nor de gaz, unul mai mare decât binarul însuși. Când norul a întâlnit găurile negre, gravitația l-a sfâșiat, formând filamente în jurul perechii, iar fricțiunea a început să-l încălzească. Gazul a devenit deosebit de dens și fierbinte aproape de găurile negre. Pe măsură ce binarul orbitează, interacțiunea complexă a forțelor ejectează o parte din gaz din sistem la fiecare rotație. Aceste interacțiuni produc lumina fluctuantă pe care Swift și ZTF o observă.
Hernández-García și echipa sa plănuiesc să continue observațiile asupra AT 2021hdr pentru a înțelege mai bine sistemul și a-și îmbunătăți modelele. Ei sunt, de asemenea, interesați să studieze galaxia gazdă, care în prezent se contopește cu alta din apropiere — un eveniment raportat pentru prima dată în articolul lor.
„Pe măsură ce Swift se apropie de cea de-a 20-a aniversare, este incredibil să vedem toate noile descoperiri științifice pe care încă le ajută comunitatea să le realizeze,” a spus S. Bradley Cenko, investigator principal al Swift la Centrul Spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland. „Încă mai are atât de multe să ne învețe despre cosmosul nostru în continuă schimbare.”
Misiunile NASA fac parte dintr-o rețea mondială în creștere, care urmărește schimbările din cer pentru a dezlega misterele modului în care funcționează universul.
Goddard gestionează misiunea Swift în colaborare cu Penn State, Laboratorul Național Los Alamos din New Mexico și Northrop Grumman Space Systems din Dulles, Virginia.
Source: NASA
Original text: By Jeanette Kazmierczak
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
