Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που εκτοξεύει ένα ξέσπασμα γαλαξιακής κλίμακας καθώς τρέφεται, μεταφορικά «γυρίζοντας τα τραπέζια» και κόβοντας την παροχή αερίου του μητρικού γαλαξία που απαιτείται για τη γέννηση των αστεριών.
Η εκπληκτική συμπεριφορά έρχεται με τη μορφή ενός εξαιρετικά γρήγορου ανέμου που προέρχεται από την ελαφρώς απορροφητική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που βρίσκεται σε έναν αναμφισβήτητα μέσο γαλαξία. Ο γαλαξίας ονομάζεται Markarian 817 (Mrk 817) και βρίσκεται 430 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Δράκου. Η παρούσα κατάσταση καταγράφηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA).
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, με μάζα εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο μας, πιστεύεται ότι ζουν στην καρδιά όλων των γαλαξιών. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτοί οι κοσμικοί τιτάνες περιβάλλονται από δίσκους αερίου και σκόνης που ονομάζονται «δίσκοι προσαύξησης» που τους «τροφοδοτούν».
Όταν συμβεί αυτό, η τεράστια βαρύτητα αυτών των μαύρων τρυπών υπερθερμαίνει την αέρια και σκονισμένη ύλη, προκαλώντας τη λάμψη της. Επιπλέον, ισχυρά μαγνητικά πεδία οδηγούν την ύλη που δεν πέφτει προς τη μαύρη τρύπα στους πόλους της, όπου η ύλη εκτοξεύεται με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Ως αποτέλεσμα αυτής της ταραχώδους δραστηριότητας, αυτές οι περιοχές, γνωστές ως «ενεργοί γαλαξιακές πυρήνες», ή AGNs, μπορούν συχνά να υπερβαίνουν το συνδυασμένο φως όλων των αστεριών στους γαλαξίες που τις περιβάλλουν.
Σχετίζεται με: Οι αστρονόμοι είναι μάρτυρες 18 αδηφάγων μαύρων τρυπών να σκίζουν και να καταβροχθίζουν αστέρια
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που τροφοδοτούν το AGN παρουσιάζουν ακόμη πιο δραστική συμπεριφορά, ανατρέποντας ολόκληρο το κοσμικό τους τραπέζι εκτοξεύοντας αέριο στους περιβάλλοντες δίσκους προσαύξησης προς τα έξω προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτό οδηγεί σε «υπερταχείς ανέμους μαύρης τρύπας».
Όταν συμβεί αυτό, η μαύρη τρύπα που προκαλεί οργή όχι μόνο στερεί από τον εαυτό της το αέριο με το οποίο θα μπορούσε να τραφεί, αλλά επίσης διώχνει αέριο από τον μητρικό γαλαξία της, αναστέλλοντας το σχηματισμό αστεριών σε μια τεράστια περιοχή.
Προηγουμένως, οι αστρονόμοι είχαν δει μόνο αυτούς τους εξαιρετικά γρήγορους ανέμους μαύρης τρύπας από εξαιρετικά φωτεινά AGN με μαύρες τρύπες που τρέφονταν άγρια.
«Είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε εξαιρετικά γρήγορους ανέμους να εκτοξεύονται από τον ενεργό γαλαξιακό πυρηνικό δίσκο (AGN) γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που συσσωρεύεται με πολύ πιο αργό ρυθμό από ό,τι περιμένουμε την ενεργοποίηση τέτοιων ανέμων.» Ηλίας Καμμούν, μέλος της ομάδας και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Sapienza της Ρώμης, δήλωσε στο Space.com.
Πριν από αυτή την ανακάλυψη, είπε ο Kammoun, γενικά εικαζόταν ότι η δημιουργία υπερταχέων ανέμων συνέβαινε μόνο σε επεισόδια στα οποία αέριο έτρεχε σπειροειδή κάτω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με πολύ υψηλές ταχύτητες.
«Σε αυτό το καθεστώς, μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας απελευθερώνεται και ακτινοβολείται, η οποία είναι βασικός παράγοντας για την οδήγηση των ανέμων του δίσκου», συνέχισε. «Πολλές σειρές αποδείξεων έχουν δείξει ότι η δραστηριότητα των κεντρικών μαύρων τρυπών παίζει βασικό ρόλο στην αναμόρφωση του γαλαξία-ξενιστή και επηρεάζει την εξέλιξή του, την οποία ονομάζουμε ανάδραση AGN. Ωστόσο, οι συνθήκες υπό τις οποίες μπορεί να ενεργοποιηθεί αυτή η ανατροφοδότηση δεν είναι ακόμη απολύτως σαφείς».
«Η ανακάλυψη υπερταχέων ανέμων σε μια μέτρια αναπτυσσόμενη πηγή θα μας κάνει να ξανασκεφτούμε τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τους ανέμους στα AGN».
Η μαύρη τρύπα σώπασε πριν αναποδογυρίσει το τραπέζι
Το Mrk 817 είχε δώσει σήμα στους αστρονόμους ότι κάτι δραματικό βρισκόταν στον ορίζοντα όταν το AGN του έγινε εξαιρετικά ήσυχο. Κανονικά θα περιμένατε να εκπέμπει φως υψηλής ενέργειας όπως οι ακτίνες Χ.
Η Miranda Zak, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και επικεφαλής της ομάδας, ανακάλυψε για πρώτη φορά την παράξενη αναστάτωση στο Παρατηρητήριο Swift της NASA και αργότερα ακολούθησε το πιο ευαίσθητο XMM-Newton. Τελικά, ο Zak διαπίστωσε ότι οι εξαιρετικά γρήγοροι άνεμοι που προέρχονται από τον δίσκο προσαύξησης στην καρδιά του Mrk 817 απορροφούν τις ακτίνες Χ, αποκρύπτοντας αποτελεσματικά κάθε σήμα που προέρχεται από την κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Στη συνέχεια, περαιτέρω ανάλυση των ακτίνων Χ από αυτό το AGN έδειξε ότι η κεντρική περιοχή του Mrk 817 όχι μόνο εξέπεμπε ένα μόνο σύννεφο αερίου, αλλά φύσηξε μια βίαιη καταιγίδα στον δίσκο προσαύξησης. Και σύμφωνα με τις παρατηρήσεις τους, μπορούν ακόμα να το παρατηρήσουν αυτό. Αυτοί οι άνεμοι μπορούν να διαρκέσουν αρκετές εκατοντάδες ημέρες και αποτελούνται από τουλάχιστον τρία διαφορετικά στοιχεία, καθένα από τα οποία κινείται με ένα κλάσμα της ταχύτητας του φωτός.
«Η αναγνώριση των ανέμων του δίσκου σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που αυξάνονται με κανονικές ταχύτητες όπως ο Mrk 817 δεν ήταν καθόλου αναμενόμενη», είπε ο Kammoun. «Η φάση του υψηλού ρυθμού προσαύξησης πιστεύεται ότι είναι μια σύντομη φάση στη ζωή της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας. Αντίθετα, η φάση αύξησης του Mrk 817 μπορεί να διαρκέσει πολύ περισσότερο χάρη στον μέτριο ρυθμό του.»
Πρόσθεσε ότι αυτό έχει δύο σημαντικές συνέπειες για την κατανόηση της διατροφής των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και των AGN που τις τροφοδοτούν.
Πρώτον, σημαίνει ότι ακόμη και οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που τρέφονται ελαφρά μπορούν να διώξουν ανέμους αρκετά ισχυρούς ώστε να αναδιαμορφώσουν τους μητρικούς γαλαξίες τους. Φαίνεται επίσης να έχουν αρκετά μεγάλη διάρκεια ζωής ώστε να επιτρέπουν τέτοιες ενέργειες.
Δεύτερον, εάν μπορούν να προκύψουν εξαιρετικά γρήγοροι άνεμοι από περιοχές γύρω από μέτρια αυξανόμενες μαύρες τρύπες, τότε τέτοιοι άνεμοι είναι πιθανώς πιο συνηθισμένοι από ό,τι υποψιάζονται επί του παρόντος οι αστρονόμοι. Επομένως, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτοί οι άνεμοι πιθανότατα σχημάτισαν πολλούς διαφορετικούς γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένων μερικών με τους οποίους είμαστε ήδη εξοικειωμένοι.
Παρόμοιες αναρτήσεις:
— Η μαύρη τρύπα αναγγέλλεται στους αστρονόμους σκίζοντας βίαια ένα αστέρι
– Σπάσιμο ρεκόρ! Η μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα είναι πιο κοντά στη Γη
– Το παρατηρητήριο ακτίνων Χ της NASA αποκαλύπτει πώς οι μαύρες τρύπες καταπίνουν αστέρια και εκτοξεύουν την ύλη
Η ανακάλυψη ανέμων από μια ήσυχη μαύρη τρύπα που επιμένουν για παρατεταμένο χρονικό διάστημα θα μπορούσε επίσης μια μέρα να απαντήσει σε μια ενδιαφέρουσα ερώτηση: Γιατί ορισμένοι γαλαξίες, όπως ο Γαλαξίας, με ήσυχες μαύρες τρύπες που τροφοδοτούνται εύκολα, φαίνεται να έχουν μεγάλες, εκτεταμένες περιοχές στην καρδιά τους για να έχουν αστέρια μέσα τους; εμφανίζονται μόνο σε πολύ μικρό αριθμό;
«Υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε για το Mrk 817 ειδικότερα και για τους ανέμους AGN γενικά», είπε ο Kammoun. «Αυτή η ανακάλυψη αλλάζει τον τρόπο που βλέπουμε τα AGN. Θα είναι κρίσιμο να γνωρίζουμε πόσες από τις μέτρια αναπτυσσόμενες πηγές προκαλούν πραγματικά ανέμους. Αυτό θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα πόσο συνηθισμένα μπορεί να είναι».
«Νομίζω ότι αυτή είναι μόνο η κορυφή του παγόβουνου!»
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε την Πέμπτη (1 Φεβρουαρίου) στο Astrophysical Journal.