Cea mai apropiată gaură neagră de Pământ descoperită, „ascunsă de ochii noștri”

Obiectul cosmic masiv se ascunde într-un sistem de stele pe care îl poți vedea cu ochiul liber.

În perioada iernii, în emisfera sudică, pe cer poate fi văzut cu ochiul liber un punct albastru de lumină în constelația Telescopului.

Sclipitorul punct de pe cer, ce arată ca o stea strălucitoare, reprezintă, de fapt, două stele pe o orbită foarte mică — însoțite de cea mai apropiată gaură neagră cunoscută de Pământ.

Noua gaură neagră descoperită, se află aproximativ la 1011 ani-lumină de la sistemul nostru solar, în sistemul stelar HR 6819.

Descris recent în Astronomy & Astrophysics, obiectul invizibil este blocat pe o orbită cu două stele vizibile.

Se estimează că este de aproximativ patru ori mai mare decât soarele şi cu aproximativ 2500 de ani-lumină mai aproape de următoarea cea mai apropiată gaură neagră (en).

„Ea pare să fi ascuns de ochii de noștri”, spune astronomul Kareem Badry (en), student doctorand la Universitatea din California, Berkeley, specializat în sistemele stelare binare, dar ce nu a fost implicat în studiu.

Vedeţi şi: NASA a descoperit un sistem stelar plin de planete, asemănător cu al nostru

„Este un [sistem] destul de strălucitor, studiat încă din anii ’80, da care se pare ascundea niște surprize”.

La scară umană, o mie de ani-lumină este o distanţă imensă.

Dacă un model al Căii Lactee ar fi scalat astfel încât Pământul şi soarele să fie de lățimea firului de păr, HR 6819 va fi la aproximativ 6 kilometri distanţă.

Dar în marele plan a galaxiei, care măsoară mai mult de 100 000 de ani-lumină, HR 6819 este destul de aproape şi sugerează că Calea Lactee este plină de găuri negre.

Vedeţi şi: În centrul galaxiei Calea Lactee se pot ascunde mii de găuri negre

„Dacă găsiți ceva foarte aproape de voi, şi admiteți că nu sunteți deosebit, atunci aceasta ar trebui să fie răspândit peste tot”, spune autorul principal al studiului (en), Thomas Rivinus, astronom la Observatorul European de Sud (ESO) din Chile.

Găurile negre se rotesc împreună cu stelele

Cercetătorii de mult timp au presupus că Calea Lactee adăpostește sute de milioane de găuri negre, obiecte extrem de dense ale căror câmpuri gravitaţionale sunt atât de intense, încât nici măcar lumina nu poate scăpa din braţele lor strânse.

Vedeţi şi: 10 lucruri care trebuie să le ştiţi despre găurile negre

Ceea ce face descoperirea acestor obiecte întunecate extrem de dificilă.

Zeci de găuri negre au fost găsite „hrănindu-se” cu nori de gaz din apropiere — un proces care emite raze X în timp ce materialul se învârte în jurul găurii negre.

Dar majoritatea găurilor negre din galaxia noastră sunt invizibile, aşa că singura modalitate de a le găsi ţine de observarea efectelor lor gravitaționale asupra obiectelor din jur.

Astronomii ce studiau HR 6819, nu erau în căutarea unor găuri negre.

Ei doreau să afle mai multe despre o pereche de stele ciudate ce se roteau una în jurul alteia.

Steaua exterioară, cunoscută ca stea Be (Be star), este de câteva ori mai masivă decât soarele, mai fierbinte şi mai albastră.

La ecuator, suprafața stelei se rotește cu peste 480 de kilometri pe secundă, de 200 de ori mai rapid ca soarele la ecuator.

„Se roteşte atât de rapid, încât materialul practic zboară de sine stătător”, a spus Rivinius.

În anul 2004, în urma unei campanii de patru luni de observare a HR 6819 cu telescopul MPG/ESO de 2,2 metri la Observatorul La Silla din Chile,s-au descoperit semne ce indicau că sistemul nu se comporta ca o pereche de stele binare standard.

Vedeţi şi: A fost detectată o gaură neagră ce înghite o stea neutronică

Steaua interioară „normală” părea să se rotească în jurul unui alt obiect o dată la 40,3 zile, în timp ce steaua Be mai mare se rotea la o distanţă mult mai îndepărtată, înconjurând atât steaua interioară, cât şi al treilea obiect misterios.

Cinci ani mai târziu, Stan Štefl, de la Observatorul European Sudic, a preluat conducerea unei noi revizuiri a observațiilor ce conțineau indicii ale unei găuri negre ascunse în HR 6819.

Dar, în 2014, Štefl a murit într-un accident rutier, ceea ce a oprit studiul.

În noiembrie 2019, Rivinius, un expert în stele Be şi un coleg vechi a lui Štefl, a găsit un nou motiv pentru revizuirea HR 6819.

Un grup separat a publicat un studiu (en) ce a descris detailat un sistem de stele denumit LB-1 cu o gaură neagră de aproximativ 70 de ori mai masivă ca soarele nostru.

Lucrarea (en) imediat la surprins.

Bazându-se pe ceea ce știu fizicienii despre modul în care se formează găurile negre de masă stelară — lăsate în urma supernovei unei stele imense — formarea unor găuri negre cu o astfel de masă nu ar trebui să fie posibilă.

Când o stea suficient de mare pentru a produce găuri negre de astfel de dimensiuni moare, aceasta explodează în aşa fel, încât resturile rezultate să nu se poată prăbuşi înapoi în ele însele.

Echipa lui Rivinius a observat, însă, că datele LB-1 seamănă foarte mult cu ceea ce văzuseră ei anterior la HR 6819.

Ei şi-au propus să caracterizeze al treilea misterios obiect al sistemului şi, pe baza calculelor orbitei şi luminozității stelei interioare, obiectul invizibil s-a dovedit a fi de cel puțin 4 ori mai masiv decât soarele nostru — similar cu alte găuri negre cunoscute din Calea Lactee.

O ţintă invizibilă

Dacă obiectul este de aproximativ patru mase solare, acesta nu poate fi o stea normală, întrucât o stea atât de mare ar fi „foarte ușor de detectat”, spune coautorul studiului Dietrich Baade (en), un om de știință emerit de la ESO.

De asemenea, el este prea masiv pentru a fi o stea neutronică, ce sunt nuclee dense stelare rămase în urma unor explozii de supernove.

Doar un singur obiect ar putea explica măsurătorile: o gaură neagră.

Vedeţi şi: Posibil, astronomii în cele din urmă au văzut cum o stea devine gaură neagră

Dar El-Badry spune că toate studiile asupra sistemelor precum HR 6819, cu mai multe obiecte situate foarte aproape unul de altul, se confruntă cu câteva surse potențiale de eroare, a spus El-Badry.

Steaua exterioară şi cea interioară a sistemului HR 6819 sunt prea aproape una de alta pentru a le distinge cu un telescop optic.

Aceste două stele pot fi identificate doar după spectrele diferite de lumină pe care ele o emit.

În unele cazuri, stelele mai vechi „dezgolite” de hidrogenul exterior pot imita aspectul unei stele mai tinere, mai masive.

Dacă steaua interioară HR 6819 este una de acest fel, cercetătorii ar trebui să recalculeze masa presupusă a găurii negre.

În studiul ce urmează, cercetătorii conduși de co-autorul studiului, Petr Hadrava, intenționează să „dezlege” lumina emisă de HR 6819 şi să distingă spectrele precise ale celor două stele, care ar trebui să-şi dezvăluie identitățile lor.

El-Badry a mai adăugat că telescopul spațial Gaia al Agenţiei Spaţiale Europene, ce cartografiază Calea Lactee cu o precizie fără precedent, poate oferi mai multe detalii despre orbitele din HR 6819.

Vedeţi şi: Un alt studiu confirmă că Calea Lactee este “deformată şi răsucită”

Şi datorită faptului că sistemul e atât de aproape, astronomii ar putea identifica cele două stele individuale folosind o tehnică numită interferometrie, ce leagă mai multe telescoape între ele — similar cu modul în care o rețea de telescoape a prezentat cu succes silueta unei găuri negre.

„De obicei, atunci când ai o gaură neagră cu o stea în jurul ei, noi nu putem vedea cum astrul o ocolește”, spune co-autorul studiului Marianne Heida (en), un membru postdoctoral la ESO.

„Aceasta din urmă este atât de aproape, încât noi ar trebui să putem vedea mișcarea … şi aceasta înseamnă că am putea obţine un calcul mai bun al masei găurii negre, dacă totul se va rezolva”.

Pe măsură ce cercetătorii planifică următoarele mișcări, ei aduc un omagiu lui Štefl, principala forţă motrice din spatele descoperiri acestei găuri negre.