Gaura neagra ultramasiva aproape de limitele (legilor) fizicii

de drd. George Cristache

26.08.2025

Galaxie potcoavă

Găurile negre ultramasive sunt adevărați coloși cosmici, masele lor fiind de ordinul a zece miliarde de mase solare. Asemeni oricărei găuri negre supermasive care se respectă, acestea se găsesc în centrul galaxiilor (mult mai masive decât Calea Lactee) și acționează atât ca o ancoră galactică, dar și ca un „cuptor cosmic”, având puterea să dicteze ritmul, rata și numărul de stele ce vor lua naștere în galaxie prin intermediul dinamicii materiei din discul lor de acreție.

Totuși, de ce am studia găuri negre ultramasive? Nu sunt acestea decât niște găuri negre supermasive mai grele?
Ei bine, trecerea de la “super” la “ultra” masiv pune sub semnul întrebării modelele actuale pentru formarea de găuri negre cu implicații în dinamica/formarea galaxiilor. Un astfel de exemplu a fost descoperit recent în sistemul binar de galaxii „Potcoava Cosmică” și studiat de Carlos Melo-Carneiro și colaboratorii săi. Galaxia masivă din centrul imaginii curbează „pânza” spațiu-timpului, astfel încât lumina care ajunge de la galaxia masivă creează o iluzie optică dând impresia că partenera sa mai ușoară are forma unei potcoave.  Acest fenomen de „lentiă gravitațională” constituie o modalitate indirectă de a măsura masa unei găuri negre, cu mențiunea că permite erori destul de mari. Melo-Carneiro și colaboratorii au dublat această estimare cu un set de măsuratori spectroscopice folosindu-se de imagini culese de telescopul Hubble, ajungând astfel la o precizie mare în determinarea masei găurii negre; o valoare uimitoare de 36 de miliarde de mase solare! Estimările actuale ne spun ca limita maximă pentru masa unei găuri negre este de 50 de miliarde de mase solare. Această limită există deoarece, în momentul în care gaura neagra absoarbe materie, aceasta din urmă este dispusă sub forma unui nor de gaz în jurul găurii negre (disc de acreție), iar în momentul în care absorbția se face rapid, aceste particulele ce alcătuiesc discul de acreție sunt agitate și emit lumină.  Lumina emisă aduce cu sine o presiune care se opune atracției gravitaționale intense, creând astfel o limită pentru cât de rapid și cât de multă materie poate înghiți o gaură neagră.

Desigur, există găuri negre ultramasive cu mase estimate inițial peste limita menționată anterior, de pildă cea care alimentează quasarul TON618. Primele măsurători au indicat echivalentul a 66 de miliarde de mase solare, dar măsurători ale dinamicii stelelor în jurul găurii negre ultramasive au îmbunătațit precizia cu care a fost determinată masa acesteia, estimată acum la mai puțin de 40 de miliarde de mase solare.

Pe deoparte, această valoare extremă a masei găurii negre poate fi explicată prin faptul că sistemul Potcoavei Cosmice este o galaxie „fosilă”, fiind formată din ciocnirea și fuzionarea mai multor galaxii dintr-un cluster deci, implicit, și fuzionarea găurilor negre aflate în centrul acestora. Pe de altă parte, raportul dintre masa găurii negre și masa galaxiei este de 1,5 ori mai mare decât media pentru un astfel de sistem binar de galaxii. O explicație convențională este că, la momentul ciocnirii găurilor negre din clusterul-părinte, energiile ridicate au ejectat foarte multă materie din sistem, dar cercetătorii nu exclud varianta că în spatele evoluției unei găuri negre ultramasive ar putea exista mecanisme încă necunoscute. Astfel, prin studiul acestor găuri negre ultramasive, ne putem aștepta la elucidarea misterelor din spatele genezei și evoluției acestor corpuri cosmice fascinante.

Sursă știre și foto:   https://doi.org/10.1093/mnras/staf1036 

Vizitatorii interstelari

01.08.2025

de dr. Ana Caramete

Cometa interstelară 3I/ATLAS surprinsă de telescopul Gemini North, finanțat de NSF. Imaginea arată coma compactă a cometei, un nor de gaz și praf care înconjoară nucleul său 

Pentru doar a treia oară în istoria astronomiei moderne, a fost observat un obiect ceresc provenind din afara sistemului nostru solar. Noul obiect, denumit oficial 3I/ATLAS, a fost descoperit pe 1 iulie 2025 de către grupul de telescoape Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) și a fost înregistrat îndreptându-se spre Soare cu peste 210.000 km/h. Traiectoria sa este atât de hiperbolică (deschisă), încât gravitația Soarelui nu îl poate capta, confirmând că această cometă își are originea în spațiul interstelar. Anterior acestei descoperiri, doar doi astfel de vizitatori interstelari au fost confirmați: asteroidul 1I/2017 U1 ‘Oumuamua în 2017 și cometa 2I/Borisov în 2019, deși este foarte posibil ca mulți alții să fi trecut neobservați. Cu un diametru de aproximativ 11 km, 3I/ATLAS este de departe cel mai mare obiect interstelar observat vreodată.

Primul călător interstelar, ‘Oumuamua, a fost un adevărat mister. Descoperit în octombrie 2017 ca un punct slab de lumină, după ce trecuse deja pe lângă Soare, natura exactă a lui ‘Oumuamua a fost greu de identificat. Era relativ mic (doar câteva sute de metri în diametru) și nu prezenta o coadă specifică unei comete sau gaze vizibile; totuși a fost observat accelerând ușor, ca și cum ceva l-ar fi împins de la spate. Fiind detectat abia la ieșirea sa din sistemul solar nu au putut fi obținute multe date despre natura și proprietățile sale. Aceasta a dus la nașterea de idei exotice pentru a-i explica comportamentul ciudat, inclusiv sugestia că ar fi putea fi o sondă sau navă extraterestră. Această speculație a fost și rămâne foarte controversată, iar majoritatea oamenilor de știință cred că ‘Oumuamua a fost probabil un obiect natural ciudat (posibil un fragment bogat în gheață foarte subțire, care și-a pierdut masa într-un mod neobișnuit, sau o cometă cu gaze prea slabe pentru a fi detectate).

Spre deosebire de ‘Oumuamua, cel de-al doilea obiect interstelar, observat în 2019 și botezat 2I/Borisov, arăta și se comporta mult mai mult ca o cometă obișnuită. La scurt timp după ce Borisov a fost detectat prima oară de către astronomul amator de origine crimeeana Gennady Borisov, s-a putut observa clar că avea specifica coadă tipică cometelor observate și la cometele din sistemul nostru solar. Nucleul său solid a fost estimat a avea aproximativ 1 km în diametru și era înconjurat de gaz și praf, exact ca o cometă familiară. Acesta a oferit prima dovadă solidă că obiectele interstelare nu sunt toate obiecte stranii, ele pot fi bucăți obișnuite din alte sisteme stelare, expulzate în spațiu și rătăcind prin galaxie.

Acest al treilea vizitator interselar, cometa 3I/ATLAS, este mult mai mare și mai rapidă, cu un nucleu glaciar de aproximativ 11 km în diametru și o viteză curentă de 245.000 km/h, devenind astfel cel mai rapid obiect detectat vreodată în sistemul nostru solar. Spre deosebire de ‘Oumuamua, 3I/ATLAS a fost detectat în timp ce se apropia de sistemul solar interior, ceea ce înseamnă că telescoapele au mai mult timp să-l observe în detaliu. La doar câteva zile după descoperire, mai multe observatoare au detectat o comă (atmosfera subțire din jurul nucleului) în creștere și chiar o coadă scurtă, confirmând că 3I/ATLAS este o cometă activă (motiv pentru care i s-a acordat și o denumire oficială specifică unei comete: C/2025 N1.

De fiecare dată când este descoperit astfel de obiect interstelar, o întrebare firească (și care captează imaginația publicului) este dacă acesta ar putea fi artificial, mai exact dacă ar putea fi o navă sau un artefact construit de o civilizație extraterestră. În cazul lui ‘Oumuamua, proprietățile sale stranii i-au determinat pe câțiva oameni de știință să speculeze despre o origine artificială. În prezent, 3I/ATLAS, deși are caracteristici mult mai familiare de asemenea a stârnit ipoteze similar, argumentele fiind că pare mai strălucitor decât o cometă tipică de dimensiunea sa și are o traiectorie neobișnuită. Aceste proprietăți  l-au determinat pe astrofizicianul Avi Loeb de la Harvard să susțină că acestea ar putea fi „anomalii” care sugerează că 3I/ATLAS ar putea fi un fel de sondă extraterestră (afirmație pe care el și colegii săi au făcut-o într-o lucrare recentă. Este important de subliniat că aceste idei sunt speculative, nu există dovezi directe că 3I/ATLAS sau orice alt obiect interstelar ar fi artificial. De fapt, un studiu al emisiilor cometei 3I/ATLAS a arătat că aceasta eliberează praf și apă precum o cometă normală, ceea ce indică puternic o origine naturală, nu o navă deghizată). Șansele ca un astfel de obiect interstelar să fie construit de extratereștri sunt extrem de mici, dar totuși, oamenii de știință nu au exclus complet această posibilitate: ei monitorizează 3I/ATLAS pentru orice semnale sau comportamente neobișnuite (cum ar fi emisii radio sau devieri inexplicabile de traiectorie) care ar putea sugera ceva artificial, doar pentru a acoperi toate posibilitățile.

Însă până la final adevărata importanță a cometei 3I/ATLAS și a tuturor acestor obiecte de origine interstelara constă în ceea ce ne pot învăța. Aceste obiecte sunt literalmente fragmente din alte sisteme stelare, oferind o șansă rară de a studia lumi străine fără a părăsi Pământul. 3I/ATLAS, de exemplu, ar putea fi mai veche cu miliarde de ani decât Pământul și posibil cea mai veche cometă observată vreodată, ceea ce înseamnă că ar putea conține material primordial din istoria timpurie a unei stele îndepărtate. Analizând compoziția chimică a gazului și prafului pe care îl eliberează (ceea ce astronomii fac deja cu telescoape precum Hubble și  James Webb), putem compara aceste date cu cele ale cometelor din sistemul nostru solar și vedea ce este similar sau diferit. Astfel de comparații oferă indicii despre cum se formează planetele și cometele în jurul altor stele și dacă ingredientele vieții ar putea fi comune în galaxie.

Studierea obiectelor interstelare este la început, iar probabilitatea de a observa mai multe va crește odată cu lansarea unor noi proiecte de cartografiere a cerului precum Observatorul Vera Rubin, care se așteaptă să descopere zeci de noi vizitatori interstelari în următorul deceniu. Astfel, în viitor vom avea un eșantion mult mai bun pentru a înțelege cum variază acești nomazi cosmici. Există chiar discuții despre posibilitatea de a vizita unul: Agenția Spațială Europeană va lansa o misiune numită Comet Interceptor în 2029, care va rămâne pe orbită așteptând o țintă potrivită, posibil chiar o cometă interstelară, pe care să o studieze de aproape. Fiecare nou obiect interstelar descoperit poate oferi informații suplimentare despre formarea planetelor, compoziția chimică a altor sisteme solare sau chiar, în cel mai îndrăzneț scenariu, dovezi ale unor tehnologii dincolo de cele pe care le cunoaștem.

Bibliografie și resurse suplimentare:

•    https://science.nasa.gov/solar-system/comets/oumuamua/

•    https://www.livescience.com/space/comets/3i-atlas-is-7-miles-wide-the-largest-interstellar-object-ever-seen-new-photos-from-vera-c-rubin-observatory-reveal

•    https://science.nasa.gov/solar-system/comets/2i-borisov/

• https://www.space.com/astronomy/comets/new-interstellar-object-3i-atlas-everything-we-know-about-the-rare-cosmic-visitor

•    https://www.space.com/interstellar-comet-first-color-photo.html

• https://earthsky.org/space/3i-atlas-3rd-interstellar-visitor-alien-probe/#:~:text=Loeb%20is%20a%20controversial%20figure,have%20been%20an%20alien%20craft

•    https://arxiv.org/pdf/2507.12213

•    https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Comet_Interceptor

Credit Foto:  Observatorul Internațional Gemini / NOIRLab / NSF / AURA / K. Meech (IfA / Universitatea din Hawaii) /  Procesare imagine: Jen Miller & Mahdi Zamani (NSF NOIRLab)

Pereche rară de găuri negre descoperită într-o galaxie îndepărtată ar putea reprezenta un progres major pentru astronomia undelor gravitaționale

de dr. Laurențiu Caramete

20.06.2025

Încă un pas important pentru astrofizică: cercetătorii ar putea fi pe punctul de a confirma existența unui sistem binar de găuri negre supermasive în galaxia activă PG 1553+153, oferind o perspectivă fascinantă asupra evoluției galaxiilor — și a viitorului astronomiei undelor gravitaționale.

Asemenea unui ou rar cu două gălbenușuri, acest sistem pare să adăpostească două găuri negre supermasive care orbitează una în jurul celeilalte în centrul galaxiei. Aceste gigante cosmice s-au format, cel mai probabil, în urma fuziunii a două galaxii, ale căror găuri negre centrale au ajuns să formeze o pereche legată gravitațional, dansând lent timp de sute de milioane de ani.

O echipa internațională de cercetători a combinat observații astronomice moderne cu date istorice — unele datând din 1900, păstrate pe plăci fotografice digitalizate prin proiectul DASCH de la Harvard. Au identificat un ciclu luminos pe termen scurt, de 2,2 ani și, esențial, o variație recent descoperită, cu o periodicitate de 20 de ani. Aceste modele sugerează prezența a două găuri negre în rotație, dintre care una este de aproximativ 2,5 ori mai masivă decât cealaltă.

Modele și simulări detaliate ale interacțiunii binare au indicat că, uneori, atunci când găurile negre atrag gaz, se formează aglomerări dense de materie în jurul lor. Cercetătorii au calculat că timpul necesar pentru ca aceste grămezi de gaz să orbiteze în jurul ambelor găuri negre ar trebui să fie de cinci până la zece ori mai lung decât perioada de orbitare a celor două găuri negre între ele.

Dacă un sistem binar de găuri negre ar fi cauza variației periodice de 2,2 ani observate în PG 1553+153, atunci ar trebui să existe și un model de variație mai lung, de aproximativ 10 până la 20 de ani, cauzat de orbita aglomerărilor de gaz.

Din fericire, exact acest tipar a fost identificat în datele istorice: o variație de 20 de ani care susține existența unui sistem binar în PG 1553+153. Alte consecințe ale analizei includ identificarea unei diferențe de masă — una dintre găurile negre este de 2,5 ori mai masivă decât cealaltă — și faptul că orbita lor este aproape circulară.

Această descoperire este mai mult decât o curiozitate cosmică — are implicații majore pentru observatoarele de unde gravitaționale care caută activ candidați pentru viitoare observații.

Misiunile spațiale, precum viitorul Laser Interferometer Space Antenna (LISA), programat pentru lansare de către Agenția Spațială Europeană în anii 2030, sunt special concepute pentru a detecta unde gravitaționale de frecvență joasă, emise de sisteme masive precum găurile negre supermasive binare. Dacă se confirmă, PG 1553+153 ar putea deveni una dintre cele mai promițătoare ținte timpurii pentru LISA.

În prezent, detectoarele terestre precum LIGO și Virgo pot observa doar unde gravitaționale de frecvență înaltă, generate de coliziuni între găuri negre mai mici sau stele neutronice. Găurile negre supermasive binare emit unde la frecvențe mult mai joase — unde pe care LISA le poate detecta eficient din spațiu.

Dincolo de undele gravitaționale, studiul găurilor negre supermasive binare oferă perspective esențiale asupra fuziunilor galactice, creșterii găurilor negre și dinamicii gravitației extreme. Înțelegerea frecvenței de formare a acestor sisteme binare și a modului în care evoluează poate ajuta la reconstituirea istoriei formării structurii universului.

Pentru moment, echipa va continua să observe galaxia PG 1553+153, analizând variațiile luminoase pentru indicii suplimentare. Însă, în curând, următoarea generație de observatoare de unde gravitaționale ar putea asculta direct — confirmând nu doar acest sistem, ci și dezvăluind o populație ascunsă de perechi de găuri negre care modelează în tăcere cosmosul.

Referințe:

    https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad310a

    https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.106.103010

    https://academic.oup.com/mnras/article/527/4/10168/7371664?login=false

Campul magnetic disparut al Lunii

de masterand Andrei Militaru

03.10.2025

Foto credit: https://science.nasa.gov/gallery/moon-images/

În ziua de azi, Luna are un câmp magnetic slab, dar analize ale mostrelor the rocă aduse de misunile Apollo, au dezvăluit că nu fost întotdeauna așa. Mostrele conțin urme de magnetizare a căror origine poate fi explicată de prezența unui câmp magnetic, mult mai puternic decât cel pe care Luna îl deține acum.

Principalul mecanism prin care acest câmp ar putea fi generat pe Lună este efectul de dinam. Rotația unui centru conductor electric (în cazul Pământului, centrul de fier topit), generează un câmp magnetic. Totuși, centrul Lunii este prea mic pentru a crea un câmp de intensitatea celui pe care îl căutăm.

Încercări de a explica acest câmp misterios au fost făcute de a lungul timpului, fără nici un răspuns definitiv… Încă! În mai 2025, un grup de cercetători de la MIT, au simulat impactul cu un asteroid sufficient de mare pentru a crea cel mai mare bazin de pe Lună, și rezultatul poate sfârși această dilemă.

Impactul a creat un nor de particule ionizate care a cuprins întreaga Lună. Pe partea opusă față de impact, norul s-ar fi concentrat cauzând o amplificare a câmpului magnetic natural al Lunii în această regiune, explicând urmele magnetice pe care le vedem azi. 

Articolul în întregime poate fi găsit aici: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr7401