Originea „Fantomului lui Mirach” perplexează oamenii de știință din gaura neagră

 La aproximativ 10 milioane de ani-lumină de pe Pământ, o galaxie încețoșată numită Fantoma lui Mirach poate ajuta la dezlegarea unui mister întunecat: de unde provin cele mai mari găuri negre din univers. Dar această galaxie fantomatică a adâncit și misterul din jurul nașterilor acestor obiecte.

O gaură neagră este o singularitate, o regiune în spațiu-timp în care materia a devenit prea densă pentru a se menține, și s-a prăbușit într-un punct fără formă. Găurile negre supermasive (SMBHs) sunt monștri cosmici, adesea cântărind miliarde de ori mai mult decât masa soarelui nostru, în comparație cu masa stelelor grele care formează găuri negre obișnuite. Ei stau în centrele unor mari galaxii, aspirând gazul și biciuind stele cu imensitatea lor gravitație. Există una în centrul Căii Lactee și una chiar mai mare în centrul galaxiei Fecioarei pe care astronomii au fotografiat-o. Dar încă nu este clar modul în care s-au format aceste obiecte mamut.

Fizicienii cred că există două posibilități: Poate că SMBH-urile sunt caracteristici antice ale universului, obiecte care s-au prăbușit direct din masa fierbinte care trece prin spațiu după Big Bang. Sau poate că s-au format ca oricare altă gaură neagră din univers: ca urmare a detonațiilor stelelor muribunde. Dacă această din urmă explicație ar fi corectă, SMBH-urile ar fi început de mici și ar fi ridicat o masă suplimentară de-a lungul eonilor, gâfâind praf și alte stele..

Legate de: 9 fapte despre găuri negre care vă vor exploda mintea

„Problema este că, în ambele cazuri, majoritatea găurilor negre au crescut semnificativ de la nașterea lor, înghițind nori de gaz și praf care se învârt în jurul lor”, a spus Timothy Davis, astrofizician la Universitatea Cardiff din Țara Galilor. „Acest lucru le face mai grele și îngreunează determinarea masei cu care au început viața lor”.

Așa că Davis și colegii săi au plecat în căutarea celor mai mici SMBH-uri pe care le-ar putea găsi.

El a spus că acești supermassivi mici „nu au avut șansa de a consuma cantități mari de materiale în trecutul lor [așa că, în studiul lor, ne apropiem de a dezvălui cum ar fi trebuit să arate SMBH-urile când au fost formate”.

Cercetătorii au studiat SMBH-ul din centrul galaxiei „Fantoma lui Mirach” (denumit așa pentru că de pe Pământ galaxia arată ca o apariție în apropierea stelei Mirach), folosind o nouă tehnică pentru a determina masa acesteia.

Legate de: Cele mai mari mistere nesoluționate din fizică

Bazându-se pe datele de la Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) din Chile, cercetătorii au măsurat viteza gazului de monoxid de carbon în timp ce se învârtea spre SMBH, în centrul galaxiei Mirach's Ghost..

"La fel ca apa care merge în jurul unei mufe, acest gaz merge din ce în ce mai repede pe măsură ce se apropie de gaura neagră", a spus Davis.

Acea învârtire este un produs al masei găurii negre, astfel încât viteza vârtejului - măsurată cu precizie - poate spune cercetătorilor cât cântărește gaura neagră. Imaginile ALMA, cu o rezoluție de 1,5 ani-lumină (foarte detaliate pentru un obiect atât de îndepărtat), au făcut posibil acest lucru. Ei au descoperit că acest SMBH are o masă mai mică de 1 milion de ori mai mare decât cea a soarelui nostru - un copil conform standardelor SMBH. Pe baza estimărilor cât de mult a crescut de la naștere, a cântărit probabil mai puțin de 500.000 de ori masa soarelui nostru când s-a născut, a spus Davis.

-Universul: Big Bang până acum în 10 pași simpli

-Cele 15 cele mai ciudate galaxii din universul nostru

-101 imagini astronomice care îți vor exploda mintea

Cercetătorii au descoperit că niciuna dintre poveștile de origine nu este corectă. Dar este oarecum un tip de echilibru cu modelul de colaps direct, excludând versiuni mai extreme ale teoriei colapsului direct. Unele teorii ale colapsului direct nu permit deloc formarea SMBH-urilor.

Totuși, originea găurilor negre este un mister. O problemă: Alte observații au arătat că SMBH-urile foarte mari au existat în forma lor actuală foarte curând după Big Bang, ceea ce sfidează presupunerile noastre despre cât de rapid pot crește găurile negre.

„Știm două moduri principale de a face SMBH-uri și niciuna dintre acestea nu poate face găuri negre de această dimensiune direct. În schimb, ele trebuie să fi fost mai mici și crescute la aceste dimensiuni prodigioase. Acest lucru este foarte dificil de făcut, deoarece există o limită la cât de mult se poate înghiți o gaură neagră în timpul disponibil de la crearea universului ", a spus Davis. „Munca noastră consolidează această problemă. Am arătat că orice mecanism face SMBH-urile le permite să aibă o masă mai mică de 500.000 de ori mai mare decât soarele nostru când se nasc.”

Deși acest lucru nu indică scala împotriva teoriei colapsului direct, nici o teorie nu oferă explicații bune de unde ar fi putut să vină un SMBH atât de mic. Răspunsul eventual va implica unele modificări semnificative la unul dintre modelele pe care fizicienii le au acum.

Acum, fizicienii știu un pic mai multe despre cum arată tinerii SMBH-uri. Dar încă nu sunt siguri de unde provin. Lucrarea care descrie gaura neagră din centrul Duhului lui Mirach a fost publicată astăzi (14 iulie) în jurnalul Notificări lunare ale Royal Astronomical Society.