Doi oameni de ştiinţă ai NASA au descoperit gaura neagră cel mai puţin masivă. Aceasta este de doar 3.8 ori mai masivă decât Soarele nostru. Cum masa ei este foarte aproape de limita teoretică de jos de 1.4 mase solare pentru găuri negre, înţelegem de ce căutarea de găuri negre tot mai puţin masive reprezintă un test al teoriei noastre despre funcţionarea şi constituţia stelelor.

Doi oameni de ştiinţă ai NASA au descoperit gaura neagră cel mai puţin masivă. Aceasta este de doar 3.8 ori mai masivă decât Soarele nostru. Cum masa ei este foarte aproape de limita teoretică de jos de 1.4 mase solare pentru găuri negre, înţelegem de ce căutarea de găuri negre tot mai puţin masive reprezintă un test al teoriei noastre despre funcţionarea şi constituţia stelelor.

 

Cea mai mică gaură neagră cunoscută în prezent are o masă de doar 3.8 ori mai mare decât cea a Soarelui nostru. Se află chiar în galaxia noastră, în sistemul binar XTE J1650+500. Sursa: NASA/CXC/A. Hobar, Physorg.

Găurile negre au fascinat imaginaţia oamenilor încă de când au fost prezise de teoria generală a relativităţii a lui Einstein. El insuşi nu credea că vor fi descoperite vreodată. Totuşi, se cunosc în prezent foarte mulţi candidaţi la titlul de "gaură neagră", încât fizicienii nu se mai îndoiesc de realitatea lor. Se pare că în centrul fiecărei galaxii există o gaură neagră. De asemenea, stele masive după ce îşi consumă combustibilul nuclear se prăbuşesc sub influenţa gravitaţiei puternice devenind o gaură neagră. Totuşi, nu orice stea poate deveni o gaură neagră, ci numai cele care au masa de aproximativ 1.4 ori mai mare decât masa Soarelui nostru. Această limită se numeste limita Chandrasekhar, după numele fizicianului indian care a calculat-o în 1930 în timpul unei călătorii în Marea Britanie. Cum într-adevăr în natură nu se observase nici o gaură neagră cu o masă mai mică decăt limita prezisă de el, Chandrasekhar a primit premiul Nobel pentru fizică în anul 1983. Dacă o stea are o masă mai mică decât limita, ea poate rămâne o pitică albă, sau poate deveni o stea de neutroni. Stelele de neutroni sunt cele mai dense corpuri din Univers după găurile negre.

Înţelegem aşadar de ce detectarea experimentală de găuri negre cu mase tot mai mici este foarte importantă. Reprezintă un test direct al limitei Chandrasekhar, care provine la rândul ei din înţelegerea noastră actuală a materiei stelare.

Gaura neagră ce deţinea până acum recordul de cea mai puţin masivă gaură neagră se numeşte GRO 1655-40 şi are aproximativ 6.3 mase solare. Gaura neagră descoperită acum se numşte J1650, are aproximativ 3.8 mase solare, cu o incertitudine de aproximatv 0.5 mase solare şi are un diametru de doar 24 de kilometri (cât un orăşel mic). J1650 se află în galaxia noastră. Este vorba de fapt de un sistem de două stele, denumit XTE J1650-500, descoperit în anul 2001 de stalitul Rossi X-ray Timing Explorer al NASA. Relativ repede oamenii de ştiinţă au înţeles că era vorba de o stea normală şi de o gaură neagră. Însă măsurarea precisă a masei găurii negre s-a dovedit a fi dificilă şi abia acum, şapte ani mai târziu, cei doi oameni de ştiinţă ai NASA, Nikolai Shoposhnikov şi Lev Titarchuk au prezentat rezultatele lor,  la întâlnirea din 31 martie 2008 a diviziei de astrofizica energiilor înalte a Societăţii Americane de Astronomie, la Los Angeles, California.  

Este interesat de remarcat că pe lângă aceste găuri negre, corpuri astronomice, oamenii de ştiinţă presupun că există şi găuri negre mai mici decât un atom, care de dezintegrează foarte repede, şi care ar exista în Univers drept rămăşite ale Big Bang-ului sau care ar putea fi produse poate în acceleratorul Large Hadron Collider. Unii oameni se tem că aceste găuri negre mici ar putea înghiţi Pământul (precum în acest articol), însă nu aveţi de ce vă face grijă. Masa lor este mai mică decât a unui atom, nu au cum să ne influenţeze gravitaţional, chiar dacă ar fi cumva produse în acceleratorul de particule.

Ataşez mai jos şi comentariile lui Marius Dan, doctorand chiar în domeniul stelelor de neutroni la universitatea Jacobs din Bremen, Germania.

"Doresc sa fac o completare relativ la masele piticelor albe si a stelelor neutronice. Intr-adevar, limita maxima pentru masa unei pitice albe, dedusa teoretic, e de aproximativ 1.4 mase solare, iar cea mai masiva pitica alba observata are o masa de 1.35 mase solare (Wickramasinghe, PASP, 2000). Totusi, in 2003 a fost descoperita o supernova de tipul Ia (supernova 2003fg) cu o luminositate foarte mare, iar aceasta a fost asociata cu o pitica alba cu o masa mai mare decat masa Chandrasekhar, aproximativ 2.1 mase solare (Howell, Nature, 2006).

Pentru stelele neutronice problema masei maxime e ceva mai complicata si cunosc teorii ce dau ca limita maxima a masei chiar si 3.1 mase solare. O stea neutronica "tanara" are in jur de 1.4 mase solare, dar aflata intr-un sistem binar cu o alta stea (de exemplu cu o pitica alba) masa acesteia poate fi mult mai mare. Cea mai mare stea neutronica observata are 2.1 mase solare, cu o incertitudine de 0.2 mase solare (Nice, Astronomical Journal, 2005).

Succese

Pentru a evita orice confuzie corectez cele spuse de Adrian cu privire la premiul Nobel al lui Chandrasekhar. Chandrasekhar a luat premiul nu pentru ca nu s-ar fi descoperit o gaură neagră cu o masă mai mică decăt limita prezisă de el (limita nici macar nu e pentru gauri negre, ci pentru pitice albe), ci pentru contributiile sale la teoria structurii si evolutiei stelelor in general (teoria piticelor albe, dinamica stelara etc.).
Doresc sa corectez si afirmatiile legate de progenitorii gaurilor negre. Daca masa initiala a stelei (in secventa principala) e mai mare de 8 mase solare atunci steaua poate deveni o gaura neagra. Altfel steaua nu dezvolta miezul de fier ce colapseaza la o gaura neagra.", la care am raspuns

"Buna ziua, M.Dan, comentariile sunt foarte pertinente si foarte bine argumenate, corecteaza si clarifica articolul meu. Iti multumesc foarte mult pentru interventie. Ideal ar fi la Stiinta.info sa avem experti in multe domenii, fiecare scriind pentru domeniul lui. Cum banuiesc ca studiezi/cercetezi in domeniu (in orice caz, esti informat), crezi ca ai fi interesat sa contribui cu articole de stiri explicate pentru public pe tema aceasta de astrofizica? Sau poate cel putin ai dori sa scrii un mic articolas ce explica pentru public etapele vietii unei stele, conditiile in care devine pitica alba, sau stea de neutroni, sau gaura neagra? Am publica la Stiinta.info si de aici ar lua si alte surse de presa. Si publicul ar avea un articol de referinta la care sa revina de fiecare data cand nu inteleg ceva despre stele. Daca esti interesat, te rog sa ma contactezi la adrian [at] stiinta.info. Inca o data, apreciez foarte mult interventia ta la comentarii."