Cea mai grea stea neutronică sau o gaură neagră ultra-ușoară? – O ”devorare” cosmică naște noi întrebări

​Astronomii au anunțat descoperirea unui corp stelar care se află la 780 milioane de ani lumină de noi și care este greu de încadrat: fie este o stea neutronică, fie este o gaură neagră neobișnuit de ușoară. Indiferent ce ar fi, cercetătorii sunt bucuroși că au descoperit obiectul și că pot să-și pună noi întrebări despre ce se întâmplă când stele masive ”pier” în explozii extrem de puternice. Misterul ține de faptul că gaura neagră a ”devorat” obiectul care avea masă de nouă ori mai mică și exact asimetria maselor face totul și mai interesant.

Obiectul cosmic misterios a fost înghițit de o gaură neagră ce avea o masă de 23 de ori mai mare decât cea a Soarelui, iar gaura neagră a devenit și mai mare după îndepărtatul ”ospăț” cosmic, ajungând să aibă o masă de peste 25 de ori mai mare decât cea a Soarelui. Probabil că cele două obiecte au orbitat milioane de ani unul în jurul celălalt până să se producă coliziunea.

Despre această coliziune cosmică ciudată s-a aflat prin intermediul undelor gravitaționale detectate în august 2019 de proiectul LIGO-Virgo, ia rezultatele au fost publicate recent în Astrophysical Journal Letters.

Teoria general acceptată spune că, în funcție de masa ei, o stea poate ajunge în trei stagii diferite la moartea sa: o pitică albă, o stea neutronică sau o gaură neagră.

Obiectul din centrul cercetării publicate are o masă de 2,6 ori mai mare decât a Soarelui, ceea ce înseamnă că este mai greu decât limita maximă acceptată pentru o stea neutronică. Însă problema de încadrare ține de faptul că cea mai ușoară gaură neagră despre care știm are masa de 5 ori mai mare decât cea a Soarelui.

”Nu știm dacă acest obiect este cea mai grea stea neutronică cunoscută sau cea mai ușoară gaură neagră. Indiferent dacă este stea neutronică sau gaură neagră ambele posibilități ne încântă”, spune Vicky Kalogera de la Northwestern University,

Stelele neutronice despre care se știu cele mai multe detalii au cam de 1,4 ori mai mult decât masa Soarelui și greu pot teoriile actuale să explice existența unor stele neutronice de 2,6 ori mai mari decât Soarele.

Coliziunea care i-a uimit pe astrofizicieni este una dintre cele 56 de posibile evenimente legate de unde gravitaționale detectate de LIGO și Virgo între aprilie 2019 și martie 2020. Cele mai multe sunt ciocniri între găuri negre, dar evenimentul care a făcut obiectul cercetătorii este special și datorită raportului maselor dintre obiectele cosmice care s-au ciocnit: 9 la 1 (23 de mase solare, față de 2.6).

Exact această nepotrivire uriașă din punct de vedere al masei face ca aceste două obiecte să fie exotice.

O pitică albă este o stea de masă medie aflată în ultima fază a evoluției. Înainte de a deveni pitice albe, stelele din această categorie trec prin faza de gigantă roșie, perioadă în care straturile exterioare se desprind și formează nebuloase planetare.

Steaua neutronică este cea mai densă stea și reprezintă miezul colapsat al unei stele gigantice. Steaua neutronică este cea mai densă stea și reprezintă miezul colapsat al unei stele gigantice. Stelele neutronice sunt formate în urma exploziilor unor supernove, care reprezintă finalul „vieţii” unei stele de mărime medie. Aceste stele sunt cele mai dense obiecte solide observabile

Despre unde gravitaționale, modelul spațiu timp și găurile negre

Practic, undele gravitaționale sunt oscilații ale curburii spațiu-timp care se propagă la mare distanță de punctul de formare. Descoperirea undelor gravitaționale, cu detectorul LIGO în 2015, confirmă predicțiile făcute de Einstein în 1916, chiar și acesta având mult timp mari îndoieli. Undele au rămas până în 2015 în domeniul teoriei, deoarece fizicienii estimau că sunt extraordinar de dificil de observat. Deformarea spațiului provocată de o undă gravitațională este mega-minusculă (de 100.000 de ori mai mică decât nucleul unui atom).

Comparația cel mai des făcută legată de aceste infime vibrații detectate este cu oscilațiile care apar pe suprafața unui lac dacă arunci o piatră, doar că în cazul de față ”piatra” este o cantitate colosală de energie echivalentă cu masa câtorva ”Sori”, energie provenită de la două găuri negre care au ”valsat” una în jurul celeilalte și apoi s-au contopit, totul petrecându-se la un miliard de ani lumină de Terra. Când cele două găuri negre fuzionează, o cantitate fantastică de energie se disipează, ”agitând” spațiul și timpul, la fel cum o piatră agită suprafața lacului în care o arunci

Cum demonstra Albert Einstein în a sa teorie generală a relativității, gravitația corpurilor masive deformează ”țesătura” spațiului și timpului – iar aceste corpuri cerești se deplasează pe traiectorii determinate de această geometrie. Teoria lui a prezis și existența undelor gravitaționale care sunt ondulații în spațiu și timp. Aceste unde, care se mișcă la viteza luminii, sunt create când corpuri uriașe accelerează prin spațiu și timp.

Modelul spațiu-timp combină spațiul tridimensional și timpul unidimensional într-o construcție numită continuul spațiu-timp, unde timpul joacă rolul celei de-a patra dimensiuni. În teoria relativității restrânse, spațiul și timpul sunt mărimi între care există o legătură intrinsecă și, ca urmare, nu pot fi considerate entități separate. Conceptul a bulversat multe teorii mai vechi când a apărut la începutulul secolului XX și a avut impact și în filozofie, fiindcă până atunci timpul și spațiu erau considerate absolute și fără o legătură între ele.

Găurile negre se formează când o stea ajunge la sfârșitul ciclului de viață și nucleul face implozie, straturile exterioare explodează, iar cea mai mare parte a masei stelare se împrăștie în spațiu. Din stea rămâne doar nucleul, care poate lua trei forme: gaură neagră, pitică albă sau stea neutronică.

Pentru că lumina nu pătrunde, găurile negre sunt invizibile pentru ochiul uman, însă ele pot fi detectate cu telescoape spațiale ce pot vedea cum stelele care sunt foarte aproape de o gaură neagră diferă față de alte stele. Astrofizicienii pot vedea în ce mod gravitația puternică afectează stelele și gazele din jurul unei găuri negre și pot studia diverse stele pentru a vedea dacă acestea sunt lângă o gaură neagră.

Dacă două găuri negre se ciocnesc și fuzionează, într-un eveniment de o putere colosală, totul este cu atât mai interesant cu cât este vorba de două obiecte care nu sunt făcute din materie și nu au absolut nimic solid. Când două găuri negre fuzionează, o cantitate fantastică de energie se disipează, ”agitând” spațiul și timpul, la fel cum o piatră agită suprafața lacului în care o arunci.

Surse: Space.com, National Geographic