Ταχύτατη μαύρη τρύπα κρατάει την ιστορία του γαλαξία
Ταχύτατη μαύρη τρύπα κρατάει την ιστορία του γαλαξία
Νέα από την Ελληνική Υπηρεσία της ESA
Ταχέως περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα που συσσωρεύει ύλη.Copyright NASA / JPL-Caltech.
Μια ταχέως περιστρεφόμενη υπερμεγέθης μαύρη τρύπα έχει βρεθεί στην καρδιά ενός σπειροειδούς γαλαξία από τα διαστημικά παρατηρητήρια XMM-Newton της ESA και NuStar της NASA ανοίγοντας ένα νέο παράθυρο στο πώς μεγαλώνουν οι γαλαξίες.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι κρύβονται στο κέντρο σχεδόν όλων των μεγάλων γαλαξιών, και οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η εξέλιξη ενός γαλαξία είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την εξέλιξη της μαύρης τρύπας του.
Το πόσο γρήγορα μια μαύρη τρύπα περιστρέφεται θεωρείται ότι αντανακλά την ιστορία του σχηματισμού της. Στο πλαίσιο αυτό, μια μαύρη τρύπα η οποία μεγαλώνει σταθερά, τροφοδοτούμενη από μια ομοιόμορφη ροή ύλης που στροβιλίζεται εντός της, θα πρέπει να καταλήξει να περιστρέφεται γρήγορα.
Η ταχεία περιστροφή θα μπορούσε επίσης να είναι το αποτέλεσμα δύο μικρότερων μαύρων τρυπών που συγχωνεύονται.
Από την άλλη πλευρά, μια μαύρη τρύπα, η οποία τροφοδοτείται από μικρούς σβώλους υλικού που χτυπούν από όλες τις κατευθύνσεις θα καταλήξει να περιστρέφεται σχετικά αργά.
Τα σενάρια αυτά αντικατοπτρίζουν το σχηματισμό του ίδιου του γαλαξία, δεδομένου ότι ένα μέρος όλης της ύλης που βρίσκεται στο γαλαξία οδηγείται μέσα στη μαύρη τρύπα.
Για το λόγο αυτό, οι αστρονόμοι είναι πρόθυμοι να μετρήσουν τα ποσοστά περιστροφής των μαύρων τρυπών στις καρδιές των γαλαξιών.
Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι να παρατηρήσουμε τις ακτίνες τύπου Χ που εκπέμπονται ακριβώς έξω από τον «ορίζοντα γεγονότων» , το όριο γύρω από μια μαύρη τρύπα πέρα από το οποίο τίποτα, συμπεριλαμβανομένου και του φωτός, δεν μπορεί να δραπετεύσει.
Ειδικότερα, τα θερμά άτομα σιδήρου παράγουν μια ισχυρή υπογραφή ακτινών τύπου Χ σε μία συγκεκριμένη ενέργεια, η οποία παραμορφώνεται από την περιστροφή της μαύρης τρύπας.
Η φύση αυτής της παραμόρφωσης μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για να συναχθεί ο ρυθμός περιστροφής.
Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, προηγούμενες παρατηρήσεις έχουν δείξει πως υπάρχουν εξαιρετικά γρήγορα περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες σε ορισμένους γαλαξίες.
Ωστόσο, η επιβεβαίωση του ρυθμού περιστροφής είναι πολύ δύσκολη, διότι το φάσμα των ακτινών τύπου Χ μπορεί επίσης να κηλιδωθεί από την απορρόφηση νεφών αερίου που βρίσκονται κοντά στο δίσκο. Τα δύο αυτά σενάρια ήταν αδύνατον μέχρι και τώρα να τα ξεχωρίσουμε.
Για περίπου 36 ώρες τον Ιούλιο του 2012, το XMM-Newton της ESA και το NuStar της NASA – Πυρηνική Φασματοσκοπική Διάταξη Τηλεσκοπίων (Nuclear Spectroscopic Telescope Array)- παρατήρησαν ταυτόχρονα τον σπειροειδή γαλαξία NGC 1365.
Το XMM-Newton συνέλαβε τις χαμηλότερης ενέργειας ακτίνες τύπου Χ, ενώ το NuStar κατέγραψε τα δεδομένα υψηλότερης ενέργειας.
Τα συνδυασμένα δεδομένα αποδείχθηκε ότι είναι το κλειδί για τη λύση του πάζλ. Ένα μοντέλο μιας περιστρεφόμενης μαύρης τρύπας κάνει σαφή πρόβλεψη για την αναλογία της υψηλής ενέργειας σε χαμηλής ενέργειας ακτίνες τύπου Χ. Το ίδιο ισχύει και για ένα απορροφητικό νέφος αερίου.
Αλλά κυρίως, οι προβλέψεις είναι διαφορετικές και τα νέα δεδομένα συμφωνούν μόνο με μία ταχύτατα περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα. Αυτό υποδηλώνει ότι ο γαλαξίας έχει αυξηθεί σταθερά με το χρόνο, με υλικό να ρέει συνεχώς ομοιόμορφα στην κεντρική μαύρη τρύπα.
Ωστόσο, οι αστρονόμοι δεν μπορούν ακόμα να αποκλείσουν ένα ενιαίο μεγάλο γεγονός, όπου δύο γαλαξίες και οι μαύρες τρύπες τους συγχωνεύονται, παράγοντας μια ξαφνική επιτάχυνση της προκύπτουσας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας.
«Μπορούμε, όμως, να αποκλείσουμε εντελώς το μοντέλο απορρόφησης”, λέει ο Guido Risaliti, του παρατηρητηρίου INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, στην Ιταλία, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας.
«Τώρα, που γνωρίζουμε, πώς να μετρήσουμε τις τιμές περιστροφής μιας μαύρης τρύπας με βεβαιότητα, μπορούμε με μεγαλύτερη σιγουριά να τις χρησιμοποιήσουμε για να εξάγουμε συμπεράσματα για την εξέλιξη των γαλαξιών που τις φιλοξενούν».
Η μέτρηση των περιστροφών της μαύρης τρύπας παρέχει – επίσης – ένα νέο τρόπο για να δοκιμαστεί η γενική σχετικότητα.
Δημοσιευμένη το 1915, η θεωρία της γενικής σχετικότητας είναι η περιγραφή του Άλμπερτ Αϊνστάιν για τη βαρύτητα. Προβλέπει φαινόμενα που απαντώνται συχνότερα σε εξαιρετικά ισχυρά βαρυτικά πεδία, όπως εκείνα που βρίσκονται κοντά σε μαύρες τρύπες, και η μαύρη τρύπα NGC 1365 περιστρέφεται σχεδόν τόσο γρήγορα όσο επιτρέπεται από τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν.
« Το αποτέλεσμα θα ωφελήσει τόσο τη φυσική όσο και την αστροφυσική», λέει ο Δρ.Risaliti, που εφαρμόζει ήδη την τεχνική μέτρησης με ακτίνες τύπου Χ σε διαφορετικούς γαλαξίες.
«Το αποτέλεσμα είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα της συνέργειας που μπορεί να επιτευχθεί όταν συμπληρωματικές διαστημικές αποστολές χρησιμοποιούνται μαζί. Θα ήταν αδύνατο να είχε επιτευχθεί αυτό το έργο χωρίς τα δύο διαστημικά σκάφη να εργάζονται παράλληλα», λέει ο Norbert Schartel, επιστήμονας του έργου XMM-Newton της ESA.
©Typologos.com 2013. Copyright of photo: NASA / JPL-Caltech
