Una brillantor creixent en una galàxia llunyana podria canviar la nostra manera de mirar els forats negres


Una brillantor creixent en una galàxia llunyana podria canviar la nostra manera de mirar els forats negres

Representació artística d’una galàxia llunyana experimentant un sobtat augment de la brillantor. Crèdit: NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnet

Alguna cosa estranya està passant a la galàxia coneguda com 1ES 1927+654: a finals de 2017, i per raons que els científics no van poder explicar, el forat negre supermassiu situat al cor d’aquesta galàxia va patir una crisi d’identitat massiva. Durant un període de mesos, l’objecte ja brillant, que és tan lluminós que pertany a una classe de forats negres coneguts com a nuclis galàctics actius (AGN), de sobte va créixer molt més brillant: brilla gairebé 100 vegades més del normal a la llum visible. .

Ara, un equip internacional d’astrofísics, inclosos científics de CU Boulder, pot haver identificat la causa d’aquest canvi. El línies de camp magnètic passar pel forat negre sembla haver-se capgirat, provocant un canvi ràpid però de curta durada en les propietats de l’objecte. Va ser com si les brúixoles a la Terra de sobte comencessin a apuntar cap al sud en lloc del nord.

Les troballes, publicades el 5 de maig a Revista Astrofísicapodria canviar la manera com els científics miren el supermassiu forats negresva dir el coautor de l’estudi Nicolas Scepi.

“Normalment, esperem que els forats negres evolucionin durant milions d’anys”, va dir Scepi, investigador postdoctoral de JILA, un institut de recerca conjunt entre CU Boulder i l’Institut Nacional d’Estàndards i Tecnologia (NIST). “Però aquests objectes, que anomenem AGN d’aspecte canviant, evolucionen en escales de temps molt curtes. Els seus camps magnètics poden ser clau per entendre aquesta ràpida evolució”.

Scepi, juntament amb els becaris de JILA Mitchell Begelman i Jason Dexter, van teoritzar per primera vegada que un flip-flop magnètic podria ser possible el 2021.

El nou estudi recolza la idea. En ella, un equip dirigit per Sibasish Laha del Goddard Space Flight Center de la NASA va recollir les dades més completes fins ara sobre aquest objecte llunyà. El grup es va basar en observacions de set matrius de telescopis a terra i a l’espai, traçant el flux de radiació des de 1ES 1927+654 mentre l’AGN brillava i després es va reduir.

Les observacions suggereixen que els camps magnètics dels forats negres supermassius poden ser molt més dinàmics del que van creure els científics. I, va assenyalar Begelman, aquest AGN probablement no està sol.

“Si vam veure això en un cas, sens dubte ho tornarem a veure”, va dir Begelman, professor del Departament de Ciències Astrofísiques i Planetàries (APS). “Ara sabem què hem de buscar”.

Un forat negre inusual

Begelman va explicar que els AGN provenen d’algunes de les físiques més extremes de l’univers conegut.

Aquests monstres sorgeixen quan els forats negres supermassius comencen a treure grans quantitats de gas de les galàxies que els envolten. Com l’aigua que envolta un desguàs, aquest material girarà cada cop més ràpid com més s’apropi al forat negre, formant un “disc d’acreció” brillant que genera una radiació intensa i variada que els científics poden veure des de milers de milions d’anys llum de distància.

Aquells discos d’acreció també donen lloc a una característica curiosa: Generen camps magnètics forts que envolten el forat negre central i, com el propi camp magnètic de la Terra, apunten en una direcció diferent, com ara el nord o el sud.






Crèdit: NASA

“Cada vegada hi ha més evidències del Telescopi Event Horizon i altres observacions que els camps magnètics poden tenir un paper clau a l’hora d’influir en com cau el gas sobre els forats negres”, va dir Dexter, professor ajudant d’APS.

La qual cosa també podria influir en la brillantor d’un AGN, com el que es troba al cor de 1ES 1927+654, a través dels telescopis.

Al maig de 2018, l’augment d’energia d’aquest objecte havia assolit un màxim, expulsant-ne més llum visible però també moltes vegades més radiació ultraviolada del que és habitual. Gairebé al mateix temps, les emissions de radiació de raigs X de l’AGN van començar a disminuir.

“Normalment, si l’ultraviolat augmenta, els raigs X també augmentaran”, va dir Scepi. “Però aquí, l’ultraviolat va augmentar, mentre que els raigs X van disminuir molt. Això és molt inusual”.

Girant de cap

Els investigadors de JILA van proposar una possible resposta a aquest comportament inusual en un article publicat l’any passat.

Begelman va explicar que aquestes característiques atrauen gas constantment de l’espai exterior, i part d’aquest gas també transporta camps magnètics. Si l’AGN atrau camps magnètics que apunten en una direcció oposada a la seva (apunten cap al sud, per exemple, en lloc del nord), aleshores el seu propi camp es debilitarà. És una mica com com un equip d’estira i arronsa tirant d’una corda en una direcció pot anul·lar els esforços dels seus oponents tirant cap a l’altra banda.

Amb aquest AGN, va teoritzar l’equip de JILA, el camp magnètic del forat negre es va fer tan feble que es va capgirar.

“Bàsicament esteu eliminant el camp magnètic completament”, va dir Begelman.

En el nou estudi, els investigadors liderats per la NASA es van proposar recollir tantes observacions com poguessin d’1ES 1927+654.

La desconnexió entre la radiació ultraviolada i els raigs X va resultar ser la pistola fumejant. Els astrofísics sospiten que un camp magnètic debilitant provocaria aquest canvi en la física d’un AGN: desplaçant el disc d’acreció del forat negre de manera que expulsés més llum ultraviolada i visible i, paradoxalment, menys radiació de raigs X. Cap altra teoria podria explicar el que estaven veient els investigadors.

El propi AGN es va calmar i va tornar a la normalitat a l’estiu del 2021. Però Scepi i Begelman veuen l’esdeveniment com un experiment natural, una manera de sondejar a prop del forat negre per obtenir més informació sobre com aquests objectes alimenten raigs brillants de radiació. Aquesta informació, al seu torn, pot ajudar els científics a saber exactament quins tipus de senyals haurien de buscar per trobar AGN més estranys al cel nocturn.

“Potser hi ha alguns esdeveniments similars que ja s’han observat; encara no els sabem”, va dir Scepi.


Els astrònoms prenen el “batec del cor” del forat negre


Més informació:
ibasish Laha et al: “Una visió de ràdio, òptica, UV i raigs X de l’enigmàtic aspecte canviant Active Galactic Nucleus 1ES 1927 + 654 des dels seus estats pre-post-flare”, Revista Astrofísica, maig de 2022. arXiv: arxiv.org/abs/2203.07446

Nicolas Scepi et al, Inversió de flux magnètic en un aspecte canviant peculiar AGN, Avisos mensuals de la Royal Astronomical Society: Cartes (2021). DOI: 10.1093/mnrasl/slab002

Citació: Un resplendor creixent en una galàxia llunyana podria canviar la manera com mirem els forats negres (2022, 5 de maig) recuperat el 5 de maig de 2022 a https://phys.org/news/2022-05-surging-distant-galaxy-black- forats.html

Aquest document està subjecte a drets d’autor. A part de qualsevol tracte just amb finalitats d’estudis o investigacions privats, no es pot reproduir cap part sense el permís per escrit. El contingut es proporciona només amb finalitats informatives.