Au fost observate o serie de coliziuni a trei galaxii, fiecare cu propria gaură neagră enormă. Ce se întâmplă cu aceste găuri negre atunci când galaxiile se ciocnesc? La această întrebare, cu efecte inclusiv asupra studiilor de unde gravitaționale, a răspuns un grup de cercetători care a studiat razele X măsurate de observatorul Chandra (NASA).
Șapte ciocniri între trei galaxii
Multe galaxii au în centrul lor o gaură neagră cu masă enormă: de milioane sau miliarde de ori cea a Soarelui. Aceste galaxii se pot ciocni între ele. În trecut au fost observate mai multe procese de acest gen, în cadrul cărora se ciocneau două galaxii. Un grup de cercetători a studiat însă procesul ciocnirii a trei galaxii, mult mai rar, încercând să determine soarta celor trei găuri negre aflate în centrul lor.
CITIȚI ȘI: Prima imagine a unei găuri negre: monstrul din inima galaxiei M87 prins mâncând
Grupul de cercetători, condus de Adi Foord de la Stanford University, a publicat rezultatele studiului în The Astrophysical Journal. La baza sa stau pe de o parte observații astronomice, iar pe de alta programe pe calculator care ajută identificarea surselor de raze X din spațiu. Oamenii de știință au folosit observațiile efectuate cu observatorul Chandra, care măsoară raze X din spațiu. Au mai fost folosite și alte observații, obținute cu instrumente precum misiunea WISE (NASA) și Sloan Digital Sky Survey.
Analiza datelor a relevat șapte procese de coliziuni a trei galaxii, situate între 370 de milioane de ani lumină și un miliard de ani lumină față de noi. Șapte nu sunt așa de multe, însă trebuie ținut cont că aceste procese sunt foarte rare, întrucât densitatea galaxiilor în Univers nu este deloc mare.
Ce se petrece cu găurile negre?
Interesul cercetătorilor a fost focalizat pe ceea ce se întâmplă cu găurile negre: se contopesc într-o unică gaură neagră, în două sau rămân separate?
Măsurătoarea razelor X dă informații în această direcție, întrucât materia care este capturată de găurile negre este accelerată la viteze foarte mari și în acest proces particulele cu sarcină electrică, pe măsură ce sunt înghițite de găurile negre, emit radiație, inclusiv raze X (fotoni cu energie de mii de ori mai mare ca cea a fotonilor luminii vizibile).
Din cele șapte procese de ciocnire a celor trei galaxii, cercetătorii au reușit să identifice unul în care se pare că a luat naștere o unică gaură neagră enormă, din unirea celor trei inițiale. Patru dintre procese prezintă două găuri negre, iar într-unul cele trei găuri negre au rămas separate. În ultimul proces studiat, cercetătorii nu au reușit să identifice raze X legate de găurile negre. În sistemele cu găuri negre multiple distanța dintre acestea este între 10,000 și 30,000 de ani lumină, deci mai mult sau mai puțin că distanța între noi și centrul galaxiei.
Undele gravitaționale
La ce folosește acest studiu? Răspunsul este simplu: în analiza undelor gravitaționale. Să vedem cum și de ce.
Atunci când două găuri negre se apropie, ele se rotesc una în jurul celeilalte, pierzând energie prin emisia de unde gravitaționale – propagarea de deformări ale structurii spațiului și a timpului prevăzute de teoria lui Einstein a relativității generale. Acest proces a fost observat pentru găuri negre cu masă de zeci de ori cea a Soarelui de antenele gravitaționale LIGO și VIRGO. Nu se știe însă dacă și găurile negre supermasive pot să piardă suficientă energie prin acest tip de procese și să se apropie suficient că să între în coliziune și să dea naștere la unde gravitaționale observabile cu aparatele noastre.
CITIȚI ȘI: Unde gravitaționale: au fost descoperite patru noi fuziuni de găuri negre!
În această situație, existența unei găuri negre în plus, a treia, poate duce la generarea unei situații instabile care în final să dea naștere coliziunii a cel puțin două dintre cele trei găuri negre, proces ce, în principiu, am putea să-l observăm într-un viitor nu prea îndepărtat.
Studiul găurilor negre enorme este extrem de interesant, căci deocamdată nu știm cum au luat naștere și nici dacă vom putea observa undele gravitaționale generate de ciocnirea acestora. Cu instrumente precum Chandra, care măsoară razele X ce provin din Univers, înțelegem mai bine o serie de procese care dau naștere acestor fotoni cu energie mare, precum fenomenele ce se petrec în jurul găurilor negre enorme.
