Stelele magnetice ar fi putut crea găurile negre masive ale LIGO

Pentru a crea o gaură neagră grea, ar putea ajuta să începeți cu o stea magnetică masivă.

Câmpurile magnetice puternice ar putea ajuta la oprirea fluxului de gaz de la o stea grea, lăsând în urmă suficient material pentru a forma găuri negre puternice, sugerează un nou studiu. O pereche de astfel de stele magnetice ar putea fi responsabile pentru nașterea duo-ului găurii negre care a creat unde gravitaționale detectate recent, au raportat cercetătorii online, 1 decembrie, Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomie.

Trecerea în spațiu-timp care a fost observată de Observatorul Avansat al Undelor Gravitaționale Interferometrice cu Laser, sau LIGO, în 2015, a venit din cauza unei coliziuni între două găuri negre cu o greutate de aproximativ 29 și 36 de ori mai mare decât masa Soarelui (SN: 3/5/16, str. 6). Asemenea găuri negre pline erau surprinzătoare. Crearea unei găuri negre mari necesită moartea explozivă a unei stele gigante. Dar stelele grele sunt atât de strălucitoare încât lumina aruncă gaz în spațiu.

„Aceste stele masive își pot pierde până la jumătate din masa lor din cauza vântului lor stelar dens”, spune coautorul studiului Véronique Petit, astrofizician la Florida Institute of Technology din Melbourne. Asta lasă doar suficientă masă pentru a face o gaură neagră mai modestă.

A avea un număr redus de elemente mai grele decât heliul este o modalitate prin care o stea masivă ar putea reține gaze. Atomi precum carbonul, oxigenul și fierul prezintă ținte mari pentru radiația care curge de la o stea. Fotonii împinge acești atomi, generând vânturi stelare puternice. Lipsa elementelor grele ar putea ține aceste vânturi în frâu.

Petit și colegii săi au propus o altă idee: câmpuri magnetice intense care ar putea redirecționa gazul care scăpă înapoi spre stea. Observațiile din ultimii ani au condus la descoperirea că aproximativ 10% dintre greutățile stelare au câmpuri magnetice puternice, unele depășind 10.000 gauss (câmpul magnetic al soarelui este, în medie, mai aproape de 1 gauss).

Simulările computerizate au permis cercetătorilor să vadă câtă masă ar putea reține o stea dacă ar fi acoperită de câmpuri magnetice. Magnetismul este un dig eficient, au descoperit ei. O stea magnetică care începe cu o masă de 80 de ori mai mare decât soarele, de exemplu, își termină viața cu aproximativ 20 de sori mai grea decât una la fel de masivă care nu este magnetică.

„Aceasta este o ipoteză alternativă interesantă pentru modul în care stelele pot ajunge să țină mai mult din masa lor, astfel încât să poată forma găuri negre atât de grele”, spune Vicky Kalogera, astrofizician la Universitatea Northwestern din Evanston, Illinois. Dar, avertizează ea, „ mecanismul este oarecum speculativ.” Astronomii nu au încă o înțelegere bună cu privire la modul în care câmpurile magnetice se schimbă pe măsură ce o stea evoluează, spune ea, mai ales pe măsură ce steaua se apropie de sfârșitul vieții sale.

„Va fi greu să ne testăm ipoteza”, spune Petit. Identificarea galaxiei gazdă a unei viitoare coliziuni între găurile negre obeze ar putea ajuta, dar aceasta este plină de ambiguitate. Dacă galaxia este bogată în elemente grele, atunci poate că sunt necesare câmpuri magnetice pentru a opri fluxul de gaz din stelele gigantice. Dar asta nu înseamnă că găurile negre s-au născut în acel mediu. Ele s-ar fi putut forma și la începutul universului, spune Petit, când galaxia lor avea mai puține elemente grele, caz în care câmpurile magnetice ar putea să nu fie necesare.