Astronomii au reuşit să măsoare raza unei găuri negre

În astronomie, „graniţa de la care nu mai există întoarcere” marchează distanţa - faţă de gaura neagră - dincolo de care forţa gravitaţională este atât de puternică, încât nimic nu mai scăpa, nici măcar lumina. Totul este atras - fără posibilitate de întoarcere - către gaura neagră.

Este o premieră în lumea ştiinţifică: o echipă de astronomi de la Haystack Observatory, aparţinând de Massachusetts Institute of Technology (MIT), a măsurat raza unei găuri negre din centrul unei galaxii îndepărtate - distanţa până la care materia se poate apropia de gaura neagră fără a fi "înghiţită" de aceasta.

Oamenii de ştiinţă au conectat între ele antenele parabolice ale unor radiotelescoape din Hawaii, Arizona şi California pentru a crea un ansamblu de telescoape - pe care l-au numit "Event Horizon Telescope" (EHT) - care poate "vedea" detalii de 2000 de ori mai fine decât telescopul spaţial Hubble.

Ansamblul de telescoape a fost îndreptat spre galaxia M87, aflată la 500 milioane de ani lumină de Calea Lactee, unde se află o gaură neagră de 6 miliarde de ori mai mare decât Soarele nostru. Astronomii au putut astfel observa lumina emisă de materia aflată la marginea acestei găuri negre - regiune numită "orizontul găurii negre".

Găurile negre super-masive, cum este cea din galaxia M87, sunt atât de puternice, încât activitatea care are loc la marginile lor produce efecte ce se pot resimţi în toată galaxia.

La marginea unei găuri negre, forţa gravitaţională esta atât de mare, încât atrage înăuntru ceea ce se află în vecinătate. Totuşi, nu orice obiect din spaţiu poate să treacă imediat de orizontul găurii negre şi să fie atras înăuntrul ei.

Rezultatul este un fel de "ambuteiaj cosmic" în care gazele şi praful se acumulează, creând un "nor" plat de materie numit disc de acreţie.

Discul de materie orbitează în jurul găurii negre cu o viteză apropiată de cea a luminii, "alimentând" astfel gaura neagră cu un regim constant de materie supraîncălzită. Cu timpul, discul poate determina gaura neagră să se rotească şi ea în aceeaşi direcţie.

În acest flux spiral sunt prinse şi câmpuri magnetice care accelerează materia supraîncălzită sub forma unor fascicule intense ce ies deasupra discului de acreţie.

Aceste jeturi de materie, emise cu viteze colosale, străbat galaxia cale de sute de mii de ani-lumină şi pot influenţa multe procese galactice, inclusiv viteza cu care se formează stelele.

Traiectoria unui astfel de jet îi poate ajuta pe astronomi să înţeleagă dinamca găurilor negre în zonele în care gravitaţia manifestată de ele este forţa dominantă. Shep Doeleman, director-adjunct al Haystack Observatory şi unul dintre autorii studiului, consideră că un astfel de mediu "extrem" este perfect pentru a confirma teoria relativităţii generale elaborată de Einstein, care descrie cel mai bine efectele garvitaţiei în spaţiul cosmic.

Conform teoriei lui Einstein, masa unei găuri negre şi parametrii mişcării ei de rotaţie determină distanţa la care materia se poate apropia şi orbita înainte de a deveni instabilă şi a cădea spre orizontul găurii negre.

Deoarece jetul de materie din galaxia M87 este lansat de pe această orbită, situată la distanţa "de minimă siguranţă" faţă de gaura neagră, astronomii pot măsura parametrii mişcării de rotaţie a găurii negre măsurând mărimea jetului la ieşirea acestuia din zona găurii negre.

Până acum, niciun telescop nu avea o putere de mărire suficientă pentru a a realiza o astfel de observaţie.

Astronomii au folsoit o tehnică numită Very Long Baseline Interferometry (VLBI), care integrează datele colectate de antene parabolice situate la mii de kilometri una de cealaltă. Semnalele provenite de la antene diferite, odată integrate, creează un "telescop virtual" cu o putere egală cu cea a unui telescop colosal, mare cât spaţiul dintre antene. Tehnica a permis specialiştilor să observe detalii foarte precise în galaxii foarte îndepărtate.

Cu ajutorul acestei tehnici, echipa de la MIT a măsurat orbita internă a discului de acreţie, rezultând că aceasta este doar de 5,5 ori mai mare decât orizontul găurii negre.

Aceste rezultat sugerează că discul de acreţie se roteşte în acelaşi sens ca şi gaura neagră, aceasta fiind prima observaţie care confirmă teoria privind modul în care găurile negre emit jeturi de materie din centrul galaxiei.

Echipa de astronomi plănuieşte să extindă ansamblul de telescoape, adăugând şi radiotelescoape din Chile, Europa, Mexic, Groenlanda şi Antarctica, pentru a obţine, în viitor, imagini şi mai detaliate ale găurilor negre.