O pânză de păianjen din filamente de materie care înconjoară o enormă gaură neagră la o distanță de circa 13 miliarde ani lumină față de noi conține (cel puțin) șase galaxii.

Studiul acestei structuri ne va ajuta sa intelegem originea enormelor gauri negre dar si cea a mega-structurilor cosmice.

Gauri negre cu masa de miliarde de ori cea a Soarelui au fost descoperite in Univers, insa la ora actuala mecanismul care a dat nastere acestor gauri negre este inca nedescifrat. Gaurile negre continua sa-i fascineze nu doar pe cercetatori, ci si publicul larg. Ba mai mult – recentul premiu Nobel pentru fizica din 2020 a fost acordat unor studii care au de-a face tocmai cu gaurile negre – in mod particular cu gaurile negre enorme.

Recente observatii astronomice efectuate cu ajutorul telescoapelor VLT (Very Large Telescope) al ESO au reusit identificarea unei „panze de paianjen” alcatuita din filamente de materie in care se gasesc, pe de o parte, o enorma gaura neagra, pe de alta cel putin sase galaxii, acolo unde filamentele de materie se intersecteaza. Rezultatele studiului au fost publicate recent in revista Astronomy&Astrophysics.

Aceasta structura a luat nastere cand Universul era foarte tanar – la circa 0.9 miliarde de ani dupa Big Bang si, tocmai pentru ca lumina galaxiilor identificate este extrem de slaba, a fost necesara dezvoltarea unor noi tehnologii pentru a o putea observa.

Cum ar putea ajuta aceasta observatie in a intelege mai bine gaurile negre enorme? Formarea unor structuri de acest gen, care contin multa materie, arata cum ca ar fi posibil ca gaurile negre enorme sa fi luat nastere la inceput ca fiind gauri negre mici – cele care rezulta in urma mortii stelelor. Cum densitatea de materie in mega-structura panzei de paianjen este mare, gaura neagra ar fi inghitit rapid materie, ajungand sa creasca tot mai mult, pana sa devina o gaura neagra cu masa de miliarde de ori cea a Soarelui.

Panza de paianjen alcatuita din filamente de materie are o dimensiune de circa 300 de ori mai mare ca cea a galaxiei noastre. Jeturi de gaz circula in aceste filamente si acestea pot alimenta atat galaxiile descoperite cat si gaura neagra.

Cum s-ar fi format aceasta structura, aceasta panza de paianjen cosmica? Astronomii cred ca secretul ar fi materia intunecata. Aceasta ar fi atras enorme cantitati de materie care s-ar fi structurat in panza de paianjen pe care o vedem.

Materia intunecata este la randul ei un mare mister in fizica actuala: se pare ca exercita forta gravitationala asupra materiei vizibile, insa nu emite lumina si nici nu stim inca daca interactioneaza cu materia normala prin alte tipuri de interactiuni la ora actuala necunoscute. Tocmai pentru aceste interactiuni a fost inventat termenul de „foton intunecat” – cel care ar fi purtatorul acestei interactiuni intre materia intunecata si materia normala.

Mai multe experimente la diverse acceleratoare din lumea intreaga incearca sa descopere acest foton intunecat insa pana in prezent acesta nu a fost identificat fara umbra de dubiu (in ciuda unor experimente care sustin ca ar fi descoperit ceva semnale).

Legat de cele sase galaxii care au fost descoperite, a fost posibila confirmarea legaturii a patru dintre acestea cu gaura neagra. Este insa posibil ca in panza de paianjen sa existe mai multe galaxii insa acestea ar fi mai putin luminoase si deci imposibil de identificat cu telescoapele noastre pana in prezent.

In viitor cu noul telescop. Extremely Large Telescope al ESO, va fi posibil de vazut daca exista structuri similare in Univers si daca pe langa cele sase galaxii observate in panza de paianjen a quasarului SDSS J1030+0524 mai exista si altele mai putin luminoase.

Materia intunecata si gaurile negre – o relatie care treuie inca studiata, intrucat se pare ca ar putea explica mai multe mistere ale Universului.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro