Μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα που πηδάει έχει προειδοποιήσει τους αστρονόμους για έναν εντελώς νέο τρόπο συμπεριφοράς της μαύρης τρύπας.
Το 2020, μια προηγουμένως ήσυχη μαύρη τρύπα στην καρδιά ενός γαλαξία περίπου 800 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη με μάζα ισοδύναμη με 50 εκατομμύρια ήλιους εξερράγη ξαφνικά, λαμπρύνοντας την ύλη κατά 1.000.
Μια ομάδα ερευνητών πιστεύει ότι αυτές οι περιοδικές εκρήξεις προκαλούνται από μια δεύτερη, μικρότερη μαύρη τρύπα που συγκρούεται με έναν δίσκο αερίου και σκόνης, ή έναν «δίσκο προσαύξησης», που περιβάλλει την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, αναγκάζοντάς της να παράγει επανειλημμένα αποβολή ύλης.
Τα αποτελέσματα αμφισβητούν τη συμβατική άποψη για το πώς λειτουργούν οι δίσκοι συσσώρευσης μαύρης τρύπας. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες υπέθεταν ότι ήταν ομοιόμορφοι δίσκοι αερίου και σκόνης που περιστρέφονταν γύρω από μια κεντρική μαύρη τρύπα. Ωστόσο, τα νέα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ορισμένοι δίσκοι προσαύξησης θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν εξωτικά στοιχεία όπως αστέρια και ακόμη μικρότερες δευτερεύουσες μαύρες τρύπες.
Σχετίζεται με: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ανακαλύπτει μια «εξαιρετικά κόκκινη» υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που αναπτύσσεται στο πρώιμο σύμπαν
«Αυτό είναι ένα διαφορετικό θηρίο. Δεν ταιριάζει με όσα γνωρίζουμε για αυτά τα συστήματα. «Πιστεύαμε ότι γνωρίζαμε πολλά για τις μαύρες τρύπες, αλλά αυτό μας λέει ότι μπορούν να κάνουν πολλά περισσότερα», λέει το μέλος της ομάδας μελέτης Dheeraj «DJ» Pasham, επιστήμονας στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Διαστημικής Έρευνας Kavli στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης. είπε σε δήλωση.
«Περιμένουμε ότι θα υπάρχουν πολλά περισσότερα συστήματα όπως αυτό και πρέπει απλώς να χρησιμοποιήσουμε περισσότερα δεδομένα για να τα βρούμε», πρόσθεσε ο Pasham.
Κυνήγι ενός συστήματος μαύρης τρύπας «διαφορετικού θηρίου».
Η ομάδα αντιλήφθηκε για πρώτη φορά αυτήν την ταλαντευόμενη μαύρη τρύπα ενώ εξέταζε δεδομένα από την All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN), ένα δίκτυο 20 τηλεσκοπίων σε όλο τον κόσμο που σαρώνουν ολόκληρο τον ουρανό πάνω από τη Γη μία φορά την ημέρα.
Όταν το ASAS-SN σάρωσε αυτόματα τον ουρανό τον Δεκέμβριο του 2020, τα ρομποτικά τηλεσκόπια είδαν μια έκρηξη φωτός σε ένα προηγουμένως ήσυχο τμήμα του ουρανού που περιείχε έναν γαλαξία περίπου 800 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Ο Pasham παρακολούθησε αυτή την έκρηξη χρησιμοποιώντας τον Εσωτερικό Ερευνητή Σύνθεσης Αστέρων Νετρονίων (NICER), ένα τηλεσκόπιο ακτίνων Χ της NASA στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS).
Ο Pasham είχε λίγο χρόνο για να χρησιμοποιήσει το τηλεσκόπιο που βασίζεται στον ISS που σαρώνει τον κόσμο για εκρήξεις ακτίνων Χ που προέρχονται από αστέρια νετρονίων, μαύρες τρύπες και άλλα ακραία βαρυτικά φαινόμενα, πράγμα που σήμαινε ότι έπρεπε να ενεργήσει γρήγορα για να σταθεί τυχερός.
«Ήταν μια περίπτωση να το χρησιμοποιήσω ή να το έχασα και αποδείχτηκε ότι ήταν το μεγαλύτερο χτύπημα της τύχης μου», είπε ο Pasham.
Ο ερευνητής είδε ότι αυτός ο γαλαξίας συνέχισε να φουντώνει και η έκρηξη διήρκεσε περίπου τέσσερις μήνες. Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων NICER αυτής της έκρηξης, ο Pasham ανακάλυψε ένα παράξενο μοτίβο λεπτών βυθίσεων στις ακτίνες Χ και την ενέργεια της έκρηξης κάθε 8,5 ημέρες. Το σήμα ήταν σχεδόν παρόμοιο με τη διάσπαση του φωτός που συμβαίνει όταν ένας εξωπλανήτης διασχίζει ή «διασχίζει» την επιφάνεια του άστρου του και μπλοκάρει για λίγο το αστρικό φως του.
“Έχω ταραχτεί στο μυαλό μου για το τι σημαίνει αυτό, επειδή αυτό το μοτίβο δεν ταιριάζει με τίποτα που ξέρουμε για αυτά τα συστήματα”, πρόσθεσε ο Pasham.
Σχετίζεται με: 7 τρόποι για να ανακαλύψετε εξωγήινους πλανήτες
Η σύγχυση του Pasham μετριάστηκε όταν βρήκε έρευνα που υποδηλώνει ότι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά ενός γαλαξία θα μπορούσε να περιφερθεί από μια μαύρη τρύπα μέσης μάζας, μια μαύρη τρύπα με μάζα μεταξύ 100 και 10.000 φορές τη μάζα του Ήλιου.
Αυτή η μικρότερη μαύρη τρύπα θα μπορούσε να περιστρέφεται γύρω από το μεγαλύτερο αντίστοιχό της με τέτοιο τρόπο ώστε να πετάει μέσα και έξω από τον δίσκο προσαύξησης της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας. Καθώς περνά μέσα από αυτό το αέριο και τη σκόνη, η μικρότερη μαύρη τρύπα διώχνει ένα νέφος αερίου. Κάθε κατάδυση θα δημιουργούσε ένα άλλο σύννεφο, εξ ου και το περιοδικό μοτίβο αυτών των «λόξυγκα».
Όταν κατευθύνονται προς τη Γη, αυτά τα σύννεφα θα μπορούσαν να παρατηρηθούν ως ξαφνική πτώση της ενέργειας του επηρεαζόμενου συστήματος, καθώς το φως από τον δίσκο προσαύξησης συσκοτίζεται περιοδικά, ακριβώς όπως το φως των αστεριών από έναν διερχόμενο εξωπλανήτη.
«Ήμουν πραγματικά ενθουσιασμένος με αυτή τη θεωρία και τους έστειλα αμέσως email και τους είπα: «Νομίζω ότι βλέπουμε ακριβώς αυτό που προέβλεψε η θεωρία σας», πρόσθεσε ο Pasham.
Αυτό οδήγησε τους συγγραφείς αυτής της αρχικής έρευνας να δημιουργήσουν προσομοιώσεις που ενσωματώνουν δεδομένα NICER. Αυτά επιβεβαίωσαν ότι το παρατηρούμενο σήμα των 8,5 ημερών είναι πιθανότατα το αποτέλεσμα μιας μικρής μαύρης τρύπας που διαπερνά τον δίσκο προσαύξησης της μεγαλύτερης υπερμεγέθους μαύρης τρύπας της.
Τι προκάλεσε τον υπερμεγέθη λόξυγκας της μαύρης τρύπας; Πάρα πολλά μακαρόνια
Ωστόσο, αυτό εξακολουθεί να μην εξηγεί γιατί η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα εξερράγη ξαφνικά – μόνο γιατί αυτό το ξέσπασμα εξασθενεί περιοδικά. Η ομάδα πιστεύει ότι αυτή η μαύρη τρύπα ήρθε στη ζωή επειδή ένα αστέρι είχε πρόσφατα μεταναστεύσει πολύ κοντά στο εξωτερικό του όριο, ή στον «ορίζοντα γεγονότων».
Η τεράστια βαρυτική επιρροή της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας θα δημιουργούσε τεράστιες παλιρροϊκές δυνάμεις στα πλησιέστερα αστέρια, επεκτείνοντάς τα κατακόρυφα και συμπιέζοντάς τα οριζόντια, μια διαδικασία που ονομάζεται «σπαγγέτιση». Αυτό θα προκαλούσε τον τεμαχισμό του αστέρα από μια παλιρροιακή διαταραχή, με αποτέλεσμα μια ισχυρή έκρηξη φωτός και μια ξαφνική εισροή ύλης που φωτίζει τον δίσκο προσαύξησης.
Στην περίπτωση του πρόσφατα παρατηρηθέντος γαλαξία, το προστιθέμενο υλικό προφανώς τροφοδότησε την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα για τέσσερις μήνες, τη διάρκεια της έκρηξης, και επίσης σήμαινε ότι καθώς η μικρότερη δευτερεύουσα μαύρη τρύπα συνετρίβη μέσα από αυτό το υλικό, εκτόξευσε ένα μεγαλύτερο σύννεφο από αυτήν στον αέρα βενζίνη από το συνηθισμένο.
«Βλέπουμε ενδείξεις αντικειμένων που εισέρχονται και διέρχονται από τον δίσκο σε διαφορετικές γωνίες, αμφισβητώντας την παραδοσιακή εικόνα ενός απλού δίσκου αερίου γύρω από τις μαύρες τρύπες», είπε ο Pasham. «Πιστεύουμε ότι υπάρχει ένας τεράστιος πληθυσμός αυτών των συστημάτων εκεί έξω».
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
– Η γιγάντια μαύρη τρύπα του Galaxy M87 εκτοξεύει πίδακες σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός
– Η μαύρη τρύπα βαμπίρ είναι ένας «επιταχυντής κοσμικών σωματιδίων» που θα μπορούσε να λύσει ένα μακροχρόνιο μυστήριο στην αστρονομία
– Η πρώτη μαύρη τρύπα που απεικονίστηκε ποτέ από ανθρώπους έχει στριμμένα μαγνητικά πεδία και οι επιστήμονες είναι ενθουσιασμένοι
Ο Richard Saxton είναι αστρονόμος ακτίνων Χ στο Ευρωπαϊκό Διαστημικό Κέντρο Αστρονομίας στη Μαδρίτη, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. Είπε ότι τα νέα ευρήματα και η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την απόκτησή τους θα μπορούσαν τελικά να βοηθήσουν τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και τα εξωτικά περιβάλλοντα στα οποία ζουν.
“Αυτό το αποτέλεσμα δείχνει ότι τα υπερμεγέθη δυαδικά δίκτυα μαύρης τρύπας που βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους μπορεί να είναι κοινά στους γαλαξιακούς πυρήνες, αντιπροσωπεύοντας μια πολύ συναρπαστική εξέλιξη για μελλοντικούς ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων”, δήλωσε ο Saxton σε μια δήλωση. «Αυτό είναι ένα λαμπρό παράδειγμα του πώς τα συντρίμμια ενός κατεστραμμένου αστεριού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να φωτίσουν το εσωτερικό ενός γαλαξιακού πυρήνα που διαφορετικά θα παρέμενε σκοτεινός. Είναι παρόμοιο με τη χρήση φθορίζουσας βαφής για την εύρεση διαρροής σε έναν σωλήνα».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε την Τετάρτη (27 Μαρτίου) στο περιοδικό Science Advances.