Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει εκλάμψεις και ηχώ που προέρχονται από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά του Γαλαξία, Τοξότη Α* (Sgr A*). Αυτά τα «κοσμικά πυροτεχνήματα» και οι ηχώ ακτίνων Χ θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τον σκοτεινό και ήσυχο κοσμικό Τιτάνα γύρω από τον οποίο περιφέρεται ο γαλαξίας μας.
Η ερευνητική ομάδα του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν έκανε την πρωτοποριακή ανακάλυψη, ενώ χτένιζε δεδομένα δεκαετιών από το τηλεσκόπιο Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) της NASA. Εννέα μεγάλες εκρήξεις ακτινοβολίας που ανακαλύφθηκαν από την ομάδα Sgr A* ανιχνεύθηκαν από τη NuSTAR, η οποία παρατηρεί το σύμπαν με ακτίνες Χ από τον Ιούλιο του 2012. Αυτά τα σήματα είχαν προηγουμένως διαφύγει από τους αστρονόμους.
Σχετίζεται με: Νέα ματιά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά του Γαλαξία μας υπονοεί μια συναρπαστική κρυφή δομή (Εικόνα)
«Έχουμε ένα κάθισμα στην πρώτη σειρά για να γίνουμε μάρτυρες αυτής της μοναδικής κοσμικής επίδειξης πυροτεχνημάτων στο κέντρο του δικού μας Milky Way», δήλωσε ο αρχηγός της ομάδας Sho Zhang, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. «Τόσο οι εκρήξεις όσο και τα πυροτεχνήματα φωτίζουν το σκοτάδι και μας βοηθούν να παρατηρήσουμε πράγματα που κανονικά δεν θα μπορούσαμε».
«Για αυτόν τον λόγο, οι αστρονόμοι πρέπει να γνωρίζουν πότε και πού συμβαίνουν αυτές οι εκρήξεις, ώστε να μπορούν να μελετήσουν το περιβάλλον της μαύρης τρύπας χρησιμοποιώντας αυτό το φως».
Ο Τοξότης Α* ανάβει σαν την τέταρτη Ιουλίου
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες όπως το Sgr A* πιστεύεται ότι υπάρχουν στο κέντρο όλων των μεγάλων γαλαξιών. Όπως όλες οι μαύρες τρύπες, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με μάζες ισοδύναμες με εκατομμύρια ή μερικές φορές δισεκατομμύρια ήλιους περιβάλλονται από ένα εξωτερικό όριο που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων. Αυτό σηματοδοτεί το σημείο στο οποίο η βαρυτική επιρροή της μαύρης τρύπας γίνεται τόσο ισχυρή που ούτε το φως ταξιδεύει αρκετά γρήγορα ώστε να φτάσει την ταχύτητα διαφυγής του.
Αυτό σημαίνει ότι ο ορίζοντας γεγονότων λειτουργεί σαν μια μονόπλευρη επιφάνεια που πιάνει φως πίσω από την οποία δεν μπορείτε να δείτε τίποτα. Οι μαύρες τρύπες είναι επομένως ουσιαστικά αόρατες και μπορούν να αναγνωριστούν μόνο από την επίδραση που έχουν στην ύλη γύρω τους – η οποία στην περίπτωση των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες.
Μερικοί από αυτούς τους κοσμικούς τιτάνες περιβάλλονται από τεράστιες ποσότητες γενικής ύλης από την οποία τρέφονται. άλλοι τρώνε αστέρια που τολμούν πολύ κοντά στον ορίζοντα γεγονότων. Αυτά τα αστέρια τεμαχίζονται από την τεράστια βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας πριν γίνουν το δείπνο τους.
Και στις δύο περιπτώσεις, ωστόσο, το υλικό γύρω από τη μαύρη τρύπα σχηματίζει ένα πεπλατυσμένο σύννεφο ή «δίσκο προσαύξησης» με τη μαύρη τρύπα στο κέντρο της. Αυτός ο δίσκος λάμπει έντονα σε ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα λόγω των αναταράξεων και της τριβής που δημιουργούνται από τις ισχυρές παλιρροϊκές δυνάμεις της μαύρης τρύπας.
Ωστόσο, δεν καταλήγει όλο το υλικό σε έναν δίσκο προσαύξησης στην κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Μερικά φορτισμένα σωματίδια κατευθύνονται στους πόλους της μαύρης τρύπας, όπου εκτοξεύονται ως πίδακες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, που συνοδεύονται επίσης από φωτεινή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
Ως αποτέλεσμα, αυτές οι αδηφάγες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες κατοικούν στους λεγόμενους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (AGN), τροφοδοτώντας τα κβάζαρ τόσο φωτεινά που μπορούν να ξεπεράσουν το φως όλων των αστεριών στους περιβάλλοντες γαλαξίες τους μαζί.
Επιπλέον, δεν βρίσκονται όλες οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες και δεν λειτουργούν ως κεντρικοί κινητήρες των κβάζαρ. Μερικά δεν περιβάλλονται από άφθονο αέριο, σκόνη ή ατυχή αστέρια που πλησιάζουν πολύ. Αυτό σημαίνει επίσης ότι δεν εκπέμπουν ισχυρές λάμψεις φωτός ή έχουν λαμπερούς δίσκους προσαύξησης, γεγονός που καθιστά πολύ πιο δύσκολο τον εντοπισμό τους.
Το Sgr A* συμβαίνει να είναι μια από αυτές τις ήσυχες, μη αδηφάγες μαύρες τρύπες, με μάζα που ισοδυναμεί με περίπου 4,5 εκατομμύρια ήλιους. Στην πραγματικότητα, ο κοσμικός τιτάνας στην καρδιά του Γαλαξία μας καταναλώνει τόσο λίγη ύλη που ισοδυναμεί με την κατανάλωση ενός κόκκου ρυζιού κάθε εκατομμύριο χρόνια.
Ωστόσο, όταν ο Sgr A* παίρνει ένα μικρό σνακ, συνοδεύεται από μια αδύναμη έκρηξη ακτίνων Χ. Αυτό ακριβώς αναζητούσε η ομάδα για πάνω από δέκα χρόνια δεδομένων που συνέλεξε η NuSTAR μεταξύ 2015 και 2024.
Η Grace Sanger-Johnson του Michigan State University εστίασε την ανάλυσή της σε δραματικές εκρήξεις φωτός υψηλής ενέργειας, οι οποίες παρέχουν μια μοναδική ευκαιρία να μελετήσουμε το άμεσο περιβάλλον της μαύρης τρύπας. Ως αποτέλεσμα, βρήκε εννέα παραδείγματα αυτών των ακραίων εστιών.
«Ελπίζουμε ότι με τη δημιουργία αυτής της βάσης δεδομένων των εκλάμψεων Sgr A*, εμείς και άλλοι αστρονόμοι μπορούμε να αναλύσουμε τις ιδιότητες αυτών των εκλάμψεων ακτίνων Χ και να βγάλουμε συμπεράσματα σχετικά με τις φυσικές συνθήκες στο ακραίο περιβάλλον της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας», δήλωσε ο Sanger-Johnson. .
Εν τω μεταξύ, ο συνάδελφός της Jack Uteg, επίσης από το Michigan State University, έψαχνε για κάτι πιο αδύναμο και πιο λεπτό στη σειρά Sgr A*.
Η μαύρη τρύπα αντηχεί γύρω από το Sgr A*
Ο Uteg μελέτησε την περιορισμένη δραστηριότητα του Sgr A* χρησιμοποιώντας μια τεχνική παρόμοια με την ακρόαση για ηχώ. Εξέτασε δεδομένα σχεδόν 20 ετών, εστιάζοντας σε ένα γιγάντιο μοριακό νέφος κοντά στο Sgr A* γνωστό ως «η γέφυρα».
Επειδή τέτοια σύννεφα αερίου και σκόνης που επιπλέουν ανάμεσα στα αστέρια δεν παράγουν ακτίνες Χ, σε αντίθεση με τα ίδια τα αστέρια, όταν οι αστρονόμοι ανακάλυψαν αυτές τις εκπομπές φωτός υψηλής ενέργειας από τη γέφυρα, ήταν σαφές ότι προέρχονταν από άλλη πηγή και αντανακλώνονταν από αυτό το μοριακό σύννεφο έπρεπε.
«Η φωτεινότητα που βλέπουμε είναι πιθανότατα η καθυστερημένη ανάκλαση προηγούμενων εκρήξεων ακτίνων Χ από το Sgr A*», εξήγησε ο Uteg. «Παρατηρήσαμε για πρώτη φορά μια αύξηση στη φωτεινότητα γύρω στο 2008. Στη συνέχεια, τα σήματα ακτίνων Χ από τη γέφυρα συνέχισαν να αυξάνονται τα επόμενα 12 χρόνια μέχρι να φτάσει στη μέγιστη φωτεινότητά της το 2020.
Το φως που αντανακλάται από τη γέφυρα χρειάστηκε εκατοντάδες χρόνια για να φτάσει εκεί από το Sgr A* και στη συνέχεια άλλα 26.000 χρόνια για να φτάσει στη Γη. Αυτό σημαίνει ότι αναλύοντας αυτήν την ηχώ ακτίνων Χ, ο Uteg θα μπορούσε να αρχίσει να αναδομεί την πρόσφατη κοσμική ιστορία της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας μας.
“Ένας από τους κύριους λόγους που μας ενδιαφέρει η αυξανόμενη φωτεινότητα αυτού του νέφους είναι ότι μας επιτρέπει να εκτιμήσουμε πόσο φωτεινό ήταν το ξέσπασμα Sgr A* στο παρελθόν”, δήλωσε ο Uteg. Αποδείχθηκε ότι το Sgr A* ήταν περίπου 100.000 φορές πιο φωτεινό στην περιοχή ακτίνων Χ πριν από περίπου 200 χρόνια από ό,τι σήμερα.
παρόμοιες αναρτήσεις
— Πώς μερικές μαύρες τρύπες γίνονται τόσο μεγάλες; Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb θα μπορούσε να δώσει μια απάντηση
— Το λαμπρότερο κβάζαρ που υπήρξε ποτέ τροφοδοτείται από μια μαύρη τρύπα που καταπίνει «έναν ήλιο την ημέρα».
—Τα «αστέρια της grava» που μοιάζουν με μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να στοιβάζονται σαν ρωσικές κούκλες τσαγιού
«Είναι η πρώτη φορά που κατασκευάζουμε μια μεταβλητότητα 24 ετών για ένα μοριακό νέφος γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα μας που έχει φτάσει στο μέγιστο της φωτεινότητας ακτίνων Χ», είπε ο Zhang. «Αυτό μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε την προηγούμενη δραστηριότητα του Sgr A* πριν από περίπου 200 χρόνια».
«Η ερευνητική μας ομάδα στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν θα συνεχίσει αυτό το «παιχνίδι αστροαρχαιολογίας» για να αποκαλύψει περαιτέρω τα μυστήρια του κέντρου του Γαλαξία μας».
Ένα από τα μυστήρια που προσπαθεί να λύσει η ομάδα είναι ο ακριβής μηχανισμός που πυροδοτεί τις εκλάμψεις ακτίνων Χ του Sgr A*, δεδομένης της αραιής διατροφής του. Οι ερευνητές είναι βέβαιοι ότι αυτά τα ευρήματα θα οδηγήσουν σε περαιτέρω έρευνες από άλλες ομάδες και εικάζουν ότι τα αποτελέσματα έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στην κατανόησή μας για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και το περιβάλλον τους.
Η ομάδα παρουσίασε τα ευρήματά της την Τρίτη (11 Ιουνίου) στην 244η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας.