The strange case of Andromeda’s black hole [NOT TRANSLATED]
– A vegades, la lluminositat emesa pel forat negre supera l’esperada per a la seva massa.
– El descobriment, que es publica avui a la revista Nature, assigna a l’objecte les característiques pròpies d’una font de raigs X ultralluminosa
Barcelona, 13.12.2012
Un dels nombrosos forats negres presents a la veïna galàxia d’Andròmeda ha capgirat els models d’emissió de raigs X al descobrir-se que la lluminositat que emet pot arribar a superar la que li correspondria per la seva massa. Un estudi, en el qual han participat les investigadores Margarita Hernanz, de lInstitut de Ciències de lEspai (CSIC-IEEC) i Glòria Sala, de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC-IEEC), ha establert la massa d’aquest objecte en unes deu vegades la del Sol. No obstant, alguns dels seus registres de lluminositat excedeixen els límits establerts per la física. El descobriment ha estat publicat avui a la revista Nature.
Una sèrie de fórmules matemàtiques estableixen quina podria ésser la lluminositat màxima d’un objecte còsmic en funció de la seva massa (coneguda com la lluminositat d’Eddington). Per sobre d’aquest límit, per exemple, una estrella normal es descompondria. Per a un forat negre de massa una desena de vegades superior a la del Sol, aquesta xifra és de 1×1032 watts, un milió de vegades més que la lluminositat del Sol.
Algunes fonts còsmiques de raigs X, que es troben lluny dels centres de les galàxies, brillen amb lluminositats que superen aquesta xifra, i per això es denominen fonts de raigs X ultralluminoses (ULX, sigles en anglès). Tenen masses més grans que les dels forats negres normals (fins a 10 vegades la massa del Sol) però menors que les dels forats negres supermassius localitzats en els centres de les galàxies.
Les investigadores Hernanz i Sala expliquen: Dins dels ULX, el nivell de lluminositat d’aquest forat negre és un dels menys intensos; de fet, només supera el límit de 1×1032 watts en algunes ocasions.
Aquest fenomen es deu a la pròpia configuració del forat negre, que pertany a un sistema binari en el qual ell i la seva estrella acompanyant orbiten al voltant de si mateixos a gran velocitat. Durant aquest ball còsmic, part de la matèria de l’estrella és atrapada i absorbida pel forat. Abans de ser engolida, aquesta matèria crea un disc d’acreció al voltant del forat negre i emet intensament en raigs X. És en aquest moment quan es pot mesurar la lluminositat de l’objecte i la seva massa, ja que, com comenten les investigadores, “un forat negre que no interactua amb cap altre objecte no pot ser observat perquè no emet llum”.
La lluminositat que es produeix d’aquest fenomen depèn de la massa del forat negre, ja que com més massiu sigui, més potent serà el seu camp gravitatori i més matèria serà capaç d’absorbir, el que li conferirà una major lluminositat.
No obstant això, resulta lògic pensar que aquests paràmetres no són estables, sinó que varien amb el temps i, a menor escala del forat més ràpida serà la variació dels paràmetres. Segons Hernanz i Sala, “l’objecte que va començar sent un ULX, ha demostrat ser un microquàsar, un sistema binari que conté un forat negre de massa petita. Les observacions en ràdio dels jets relativistes de matèria expulsada pels pols del forat negre en rotació han ajudat a determinar la seva massa “.
Els resultats obtinguts per aquest estudi obren una nova finestra de comprensió dels forats negres i la seva evolució a l’Univers. Segons les investigadores de lICE i la UPC, comprendre el comportament dels forats negres suposa un gran repte. Les microescales en què es presenten els microquàsars fan que la seva evolució sigui molt més ràpida i els converteixen en escenaris perfectes per entendre l’evolució dels quàsars (els mega forats negres situats al centre de les galàxies) i així comprendre com s’ha distribuït la massa i l’energia en l’Univers primitiu i com s’han format les galàxies que veiem avui dia”.
Referència:Matthew J. Middleton et al. Bright radio emission from an ultraluminous stellar‐mass microquasar in M31. Nature. DOI: 10.1038/nature11697
Figura: Composició artística del satèl·lit XMM-Newton, en òrbita al voltant de la Terra, observant el sistema binari XMMU J004243.6+412519, composat per un forat negre i la seva estrella companya. (Crèdit: ESA, D. Ducros – ESA, NASA, Felix Mirabel – E. Herrero ICE(CSIC-IEEC))
Referència: Nota de prensa – pdf
Informació de Contacte:
Margarita Hernanz
Institut de Ciències de l’Espai, ICE (CSIC/IEEC)
Email: hernanz@ieec.uab.es
Tel: +34.93.581.43.56
Gloria Sala
Insitut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) – Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Email: gloria.sala@upc.edu
Tel: +34.93.413.74.88
Departament de Comunicación Científica
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Alina Hirschmann
Email: alina@ieec.uab.es