Οι επιστήμονες μπορεί να έχουν βρει στοιχεία ότι οι μαύρες τρύπες βαμπίρ που τρέφονται με τα αστέρια-θύματά τους – που ονομάζονται μικροκβάζαρ – είναι οι επιταχυντές των κοσμικών σωματιδίων που είναι υπεύθυνοι για τις μυστηριώδεις κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας που βλέπουμε να βομβαρδίζουν τη Γη.
Αυτές οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας υπάρχουν σε δυαδικά αστρικά συστήματα με ένα υπεργίγαντα αστέρι από το οποίο εξάγουν άπληστα υλικό. Μέρος αυτής της αστρικής ύλης στη συνέχεια κατευθύνεται στους πόλους της μαύρης τρύπας, όπου στη συνέχεια εκτινάσσεται με σχετικιστικούς πίδακες υψηλής ταχύτητας. Τα μικροκβάζαρ πήραν το όνομά τους επειδή μοιάζουν με κβάζαρ που τροφοδοτούνται από γιγάντιες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που τρέφονται με περιβάλλον υλικό, αλλά όχι τόσο ακραία.
Ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1912, οι κοσμικές ακτίνες μπορούν να χτυπήσουν τον πλανήτη μας με εκπληκτικές ενέργειες έως και 10²⁰ ηλεκτρον βολτ (eV). Αυτό είναι πολύ πιο ενεργητικό από τα σωματίδια που επιταχύνθηκαν στον Μεγάλο Επιταχυντή Hardon, τον μεγαλύτερο και πιο ισχυρό επιταχυντή σωματιδίων στη Γη.
Για το σκοπό αυτό, οι σουπερνόβα και τα μικροκβάζαρ έχουν προταθεί ως ισχυροί επιταχυντές κοσμικών σωματιδίων του σύμπαντος μας. Επομένως, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτά τα φαινόμενα θα μπορούσαν να είναι υπεύθυνα για αυτές τις κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας. Αλλά μέχρι στιγμής υπάρχουν ελάχιστα στοιχεία ότι τα μικροκβάζαρ επιταχύνουν τα σωματίδια σε τόσο υψηλές ενέργειες.
Σχετίζεται με: Οι «βαμπίρ των αστεριών» μπορεί να τρέφονται με κρυμμένα αστέρια στα συστήματά τους
Η ομάδα καθιέρωσε τη σύνδεση μεταξύ κοσμικών ακτίνων και μικροκβάζαρ όταν χρησιμοποίησε το Στερεοσκοπικό Σύστημα Υψηλής Ενέργειας (HESS) για να ανιχνεύσει εξαιρετικά υψηλής ενέργειας ακτίνες γάμμα από τους πίδακες του ισχυρότερου μικροκβάζαρ στον Γαλαξία μας. Ονομάζεται SS 433.
Αυτές οι ακτίνες γάμμα προκύπτουν όταν οι πίδακες του SS 433 προσκρούουν στην περιβάλλουσα ύλη, δημιουργώντας ένα μέτωπο κρούσης που επιταχύνει τα ηλεκτρόνια σε ταχύτητες αρκετά μεγάλες ώστε να υπολογίζονται τα σωματίδια που παρατηρούνται στις κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας.
«Ο μηχανισμός επιτάχυνσης θα ήταν παρόμοιος με αυτόν σε ένα κατάλοιπο σουπερνόβα, αν και οι συγκρούσεις σε πίδακες SS 433 είναι ταχύτερες από τις συγκρούσεις σε υπολείμματα σουπερνόβα και μπορούν να επιταχύνουν τα σωματίδια σε υψηλότερες ενέργειες», δήλωσε ο Valentí Bosch-Ramon, αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης. . έγραψε σε μια προοπτική εργασία σχετικά με την έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science. «Τα πολύ ενεργητικά φωτόνια που ανιχνεύονται από τους πίδακες μεγάλης περιοχής του SS 433 είναι μια έμμεση ένδειξη ότι αυτό το είδος αντικειμένου δεν πρέπει να παραμεληθεί όταν προσπαθούμε να εξηγήσουμε τους πιο ενεργητικούς πυρήνες στις γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες».
Το κοσμικό μανάτι
Το SS 433 ήταν στην πραγματικότητα το πρώτο μικροκβάζαρ που ανακαλύφθηκε ποτέ. Η ύπαρξή του αποκαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1975. Του δόθηκε το όνομα “SS 433” αφού συμπεριλήφθηκε σε έναν κατάλογο ουράνιων σωμάτων το 1977 και στη συνέχεια κέρδισε τη φήμη όταν ο συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας Arthur C. Clarke το ονόμασε ένα από τα εναλλακτικά του “Seven Wonders of the World”.
Το SS 433 βρίσκεται στην καρδιά των συντριμμιών σουπερνόβα που είναι γνωστό ως W50, που βρίσκεται περίπου 18.000 έτη φωτός από τη Γη και έχει το παρατσούκλι «Νεφέλωμα Manatee». Δεκαετίες εντατικής έρευνας αποκάλυψαν ότι το SS 433 αποτελείται από μια μαύρη τρύπα με μάζα περίπου 10 έως 15 φορές τη μάζα του Ήλιου και ένα λευκό υπεργίγαντα αστέρι. Τα δύο απέχουν περίπου 24 εκατομμύρια χιλιόμετρα και περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο περίπου κάθε 13 γήινες ημέρες.
Δεδομένου ότι οι δύο κάτοικοι του SS 433 είναι μόνο περίπου το ένα τρίτο της απόστασης μεταξύ του Ερμή και του Ήλιου, η τεράστια βαρύτητα της μαύρης τρύπας μπορεί να αφαιρέσει τα εξωτερικά στρώματα του αστρικού συντρόφου της. Αυτό το απογυμνωμένο υλικό σχηματίζει έναν δίσκο προσαύξησης γύρω από τη μαύρη τρύπα, ενώ μέρος του τροφοδοτείται στην πραγματικότητα στη μαύρη τρύπα. Άλλα μέρη του υλικού οδηγούνται στους πόλους της μαύρης τρύπας μέσω ισχυρών μαγνητικών πεδίων. Από εκεί, το εκτοξευόμενο υλικό εκτοξεύεται στο 26% περίπου της ταχύτητας του φωτός.
Αυτοί οι πίδακες περιστρέφονται με μοτίβο σαν τιρμπουσόν και είναι τόσο ισχυροί που σχηματίζουν ακόμη και W50.
Τα συντρίμμια του σουπερνόβα W50 σχηματίστηκαν όταν ένα τεράστιο αστέρι εξερράγη περίπου 20.000 χρόνια νωρίτερα από ό,τι το βλέπουμε σήμερα. Το μικροκβάζαρ στο εσωτερικό του έχει δημιουργήσει δύο εξογκώματα ή «καμπούρια» που δίνουν στο W50 την εμφάνιση ενός γιγαντιαίου κοσμικού μαγιάτιου, εξ ου και το πολύχρωμο παρατσούκλι.
Οι πίδακες του SS 433 μπορούν να φανούν σε ραδιοκύματα που εκτείνονται περίπου ένα έτος φωτός εκατέρωθεν της πηγής τους. Με τον καιρό χάνουν ενέργεια και γίνονται τόσο σκοτεινά που δεν φαίνονται πλέον. Περιέργως, ωστόσο, αυτοί οι σχετικιστικοί πίδακες επανεμφανίζονται απότομα σε φως υψηλής ενέργειας ακτίνων Χ περίπου 75 έτη φωτός από την προέλευση του μικροκβάζαρ.
Αυτό υποδηλώνει, λέει η ομάδα, ότι κάτι σε κάθε πίδακα επιταχύνει τα σωματίδια σε ακόμη υψηλότερες ενέργειες και επομένως υψηλότερες ταχύτητες από ό,τι είχαν όταν εκτινάχτηκαν από το περιβάλλον της μαύρης τρύπας.
Χρησιμοποιώντας τα πέντε τηλεσκόπια στη Ναμίμπια που περιλαμβάνουν το HESS, οι επιστήμονες μελέτησαν αυτούς τους παράξενους πίδακες από το SS 433 σε φως ακτίνων γάμμα και διαπίστωσαν ότι οι πιο ενεργητικές ακτίνες γάμμα προέρχονται από πιο μακριά από το δυαδικό σύστημα αστεριών.
Η ομάδα βρήκε την καλύτερη εξήγηση για αυτό είναι ότι τα γρήγορα, επιταχυνόμενα από σύγκρουση ηλεκτρόνια διασκορπίζουν σωματίδια υπέρυθρου φωτός και τα μετατρέπουν σε ακτίνες γάμμα.
Οι ακτίνες γάμμα υψηλότερης ενέργειας που βρίσκονται μακριά από τη τροφοδοτούμενη μαύρη τρύπα δείχνουν σε δύο σημεία, περίπου 75 έτη φωτός από το κεντρικό δυαδικό σύστημα αστεριών του SS 433, όπου οι κραδασμοί επανασχηματίζουν τους πίδακες σε μια πυκνή στήλη και δίνουν στα σχετικά σωματίδια μια ώθηση ενέργειας.
Αυτό εξηγεί επίσης την επανεμφάνιση πίδακες στο φως ακτίνων Χ: τα επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια παράγουν εκπομπές ακτίνων Χ.
«Αυτή είναι η πρώτη παρατήρηση μιας ενεργειακά εξαρτώμενης μορφολογίας στην εκπομπή ακτίνων γάμμα από έναν αστροφυσικό πίδακα», δήλωσε η Laura Olivera-Nieto, επικεφαλής της ομάδας και επιστήμονας στο Max Planck Institute for Nuclear Physics, σε μια δήλωση. «Αρχικά ήμασταν μπερδεμένοι με αυτά τα ευρήματα. Η συγκέντρωση τέτοιων φωτονίων υψηλής ενέργειας στις τοποθεσίες όπου επανεμφανίζονται οι ακτίνες Χ σημαίνει ότι εκεί πρέπει να λαμβάνει χώρα αποτελεσματική επιτάχυνση σωματιδίων, κάτι που δεν αναμενόταν».
Υπάρχουν ακόμα μυστήρια γύρω από αυτό το συναρπαστικό μικροκβάζαρ που η ομάδα θέλει τώρα να λύσει. Αυτό περιλαμβάνει την ανακάλυψη του τι χτύπησαν οι πίδακες για να δημιουργήσουν αυτούς τους δονητές τόσο μακριά από το δυαδικό σύστημα που τους πυροδότησε.
«Δεν έχουμε ακόμη ένα μοντέλο που να μπορεί να εξηγήσει με συνέπεια όλες τις ιδιότητες του τζετ, καθώς αυτό το χαρακτηριστικό δεν έχει προβλεφθεί ακόμη από κανένα μοντέλο», είπε ο Olivera-Nieto.
Η ομάδα θα προσπαθήσει επίσης να εφαρμόσει ό,τι έχει μάθει για τους πίδακες από μικροκβάζαρ σε πίδακες που σχηματίζονται από πιο ισχυρά, υπερμεγέθη κβάζαρ που τροφοδοτούνται από μαύρες τρύπες.
Παρόμοιες αναρτήσεις:
– Το παράξενο «αργό» αστέρι νετρονίων αμφισβητεί τις θεωρίες μας για τα νεκρά αστέρια
— Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb παρατηρεί βίαιες συγκρούσεις μεταξύ άστρων νετρονίων
– Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν ένα «προβληματικό» αστέρι νετρονίων που κατέστρεψε έναν αστεροειδή και στη συνέχεια προκάλεσε μια λαμπρή έκρηξη
Επιπλέον, ενώ αυτά τα ευρήματα δείχνουν μια πηγή κοσμικών ακτίνων υψηλής ενέργειας, δεν κλείνουν το βιβλίο για το αιωνόβιο κοσμικό μυστήριο.
«Το SS 433 δεν μπορεί να είναι η πηγή των πολύ υψηλής ενέργειας πρωτονίων κοσμικής ακτίνας πετα-ηλεκτρονβολτ που ανακαλύφθηκαν στη Γη επειδή η πηγή είναι πολύ νεαρή για να φτάσουν τα σωματίδια του στη Γη μόλις φύγουν από την πηγή», έγραψε ο Bosch-Ramon. «Ωστόσο, τα πιο κοντινά και πιο μακρόβια μικροκβάζαρ, ακόμα κι αν είναι πιο αμυδρά και πιο δύσκολο να ανιχνευθούν μεμονωμένα, θα μπορούσαν να έχουν μια μη αμελητέα συμβολή στην τοπική κοσμική ακτινοβολία βολτ ηλεκτρονίων πετα-ηλεκτρονίου».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε την Πέμπτη, 25 Ιανουαρίου, στο περιοδικό Science.