Un forat negre fins ara tranquil 'esclata' i els científics creuen saber per què

Un forat negre fins ara tranquil, situat en el centre d’una galàxia a uns 800 milions d’anys llum de distància, ha entrat en erupció sobtadament, emetent plomalls de gas cada 8,5 dies abans de tornar al seu estat normal.

Aquest "singlot periòdic" és un comportament nou que no s’havia observat fins ara en forats negres, segons els investigadors, que creuen que l’explicació més probable es degui a un segon forat negre més petit que gira al voltant del central, impactant repetidament en el disc de gas. Això provocaria l’expulsió de material del disc de gas del forat negre més gran cada 8,5 dies.

Les troballes d’aquesta "parella de ball" es publiquen a la revista Science Advances i qüestionen la imatge convencional dels discos d’acreció -estructura giratòria de matèria al voltant del forat negre-, que s’havia assumit com a discs relativament uniformes de gas.

Segons els resultats, el seu contingut pot ser més variat, possiblement incloent altres forats negres i, fins i tot, estrelles senceres, assenyala un comunicat de l’Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), que participa en la investigació juntament amb centres de la República Txeca, Itàlia o la Gran Bretanya.

Esclat de llum el 2020

Les troballes van sorgir d’una detecció automatitzada realitzada per NANSES-SN, una xarxa de 20 telescopis robòtics situats en diversos llocs dels hemisferis nord i sud, que vigila el cel, una vegada al dia a la recerca de senyals de supernoves i altres fenòmens transitoris.

El desembre de 2020, van detectar un esclat de llum en una galàxia situada a uns 800 milions d’anys llum, en una part del cel, que havia estat relativament tranquil·la i fosca fins llavors.

Els investigadors van decidir llavors enfocar l’explosió amb el Nicer de la NASA, un telescopi a bord de la Estación Espacial Internacional que vigila contínuament el cel a la recerca d’esclats de rajos X que puguin indicar activitat d’estrelles de neutrons, forats negres i altres fenòmens gravitatoris extrems.

Aquest va durar uns quatre mesos abans d’apagar-se i durant aquell temps el Nicer va realitzar mesuraments diaris de les emissions de rajos X de la galàxia. En examinar les dades, l’equip va observar una curiosa pauta: subtils caigudes, en una banda molt estreta de rajos X, que semblaven reaparèixer cada 8,5 dies.

Cops periòdics

Mentre l’equip del MIT buscava una explicació, un dels seus científics, Dheeraj R. Pasham, va topar amb un article d’uns físics teòrics de la República Txeca, que havien deduït que, en teoria, seria possible que un forat negre supermassiu central d’una galàxia acollís un segon forat molt més petit.

Aquest més petit podria orbitar en angle respecte al disc d’acreció del seu company gran i mentre ho fa impactaria periòdicament el disc del forat negre primari; en el procés s’alliberaria una columna de gas.

Potents camps magnètics, al nord i al sud del forat negre, podrien llançar el plomall cap a a dalt i fora del disc. Cada vegada que el forat negre més petit "colpegés" el disc, expulsaria una altra columna, seguint un patró regular i periòdic.

En llegir l’article, Pasham es va posar en contacte amb l’equip txec per comprovar-ho junts: l’esclat observat era probablement el senyal d’un segon forat negre més petit, en òrbita al voltant d’un supermassiu central, que impactava periòdicament al disc.

Els científics sospiten, a més, que un tercer objecte -probablement una estrella propera- es va aproximar massa al sistema i va ser esbocinat per la immensa gravetat del forat negre supermassiu, un succés que es diu "disrupció de marea".

La sobtada afluència de material estel·lar va il·luminar momentàniament el disc d’acreció del forat negre mentre les restes de l’estrella s’arremolinaven al seu interior.

Un tiberi de quatre mesos

Durant quatre mesos, el forat negre es va donar "un tiberi" amb les restes estel·lars mentre el segon forat negre continuava orbitant. En travessar el disc, va expulsar un plomall molt més gran del normal, que va sortir disparat en línia recta cap al telescopi Nicer.

Després de nombroses simulacions, l’explicació més probable és un nou tipus de sistema "David-Goliat": un diminut forat negre de massa intermèdia que gira al voltant d’un de supermassiu.