Per primera vegada, els astrònoms han vist que la llum provenia darrera d’un forat negre.
Utilitzant els telescopis espacials XMM-Newton de l’ESA i NuSTAR de la NASA, un equip internacional de científics dirigit per Dan Wilkins de la Universitat de Stanford als Estats Units va observar bengales de llum de raigs X que provenien al voltant d’un forat negre.
Les bengales de raigs X van ressonar del gas que va caure al forat negre i, a mesura que les bengales van disminuint, els telescopis van agafar flaixos més febles, que eren els ecos de les bengales que rebotaven del gas darrere del forat negre.
Aquest forat negre supermassiu és 10 milions de vegades més gran que el nostre Sol i es troba al centre d’una galàxia espiral propera anomenada I Zwicky 1, a 800 milions d’anys llum de la Terra.
Els astrònoms no esperaven veure res per darrere del forat negre, ja que no hi pot sortir llum. Però a causa de l’extrema gravetat del forat negre que deformava l’espai que l’envoltava, els ecos lleugers de darrere del forat negre es van doblegar al voltant del forat negre, fent-los visibles des del punt de vista de XMM i NuSTAR.
El descobriment va començar amb la recerca per obtenir més informació sobre la misteriosa “corona” del forat negre, que és la font de la llum de raigs X. Els astrònoms pensen que la corona és el resultat d’un gas que cau contínuament al forat negre, on forma un disc que gira al seu voltant, com l’aigua que baixa per un desguàs.
Aquest disc de gas s’escalfa fins a milions de graus i genera camps magnètics que el forat negre fa girar. Quan el camp magnètic es lliga, finalment s’enfonsa i allibera l’energia emmagatzemada al seu interior. Això escalfa tot el que l’envolta i produeix la corona d’electrons d’alta energia que produeixen la llum de raigs X.
La bengala de raigs X observada des de I Zwicky 1 era tan brillant que alguns dels rajos X van brillar sobre el disc de gas que va caure al forat negre. Els raigs X que es reflectien al gas darrere del forat negre es van doblegar al voltant del forat negre i aquests flaixos més petits van arribar als telescopis amb retard. Aquestes observacions coincideixen amb les prediccions d’Einstein de com la gravetat doblega la llum al voltant dels forats negres, tal com es descriu a la seva teoria de la relativitat general.
Els ecos de raigs X del disc tenen “colors” específics de llum i, a mesura que els raigs X viatgen al voltant del forat negre, els seus colors canvien lleugerament. Com que els ecos de raigs X tenen colors diferents i es veuen en diferents moments, depenent del lloc on es reflectissin, contenen molta informació sobre el que passa al voltant d’un forat negre. Els astrònoms volen utilitzar aquesta tècnica per crear un mapa 3D de l’entorn del forat negre.
Un altre misteri que s’ha de resoldre en futurs estudis és com la corona produeix brots de raigs X tan brillants. La missió de caracteritzar i comprendre les corones del forat negre continuarà amb XMM-Newton i el futur observatori de raigs X de l’ESA, Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics).
L’equip va publicar les seves conclusions a Naturalesa. DOI: 10.1038 / s41586-021-03667-0
