Οι μαύρες τρύπες, αυτές οι γοητευτικές ιδιαιτερότητες που κάθονται στον γκρεμό των γνωστών και των άγνωστων, συνεχίζουν να μας εκπλήσσουν με τη συμπεριφορά τους. Όπως κατέστησαν σαφείς οι οργανισμοί όπως το Τηλεσκόπιο Event Horizon, υπάρχουν πολλά που δεν γνωρίζουμε για τις τρύπες, και χειρότερα από αυτό, δεν γνωρίζουμε καν πόσα δεν ξέρουμε.
Τώρα οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει ένα νέο φαινόμενο που προσθέτει στη μυστική της μαύρης τρύπας: μια ταχέως περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα που εκτοξεύει τεράστιες σταγόνες πλάσματος.
Η εν λόγω μαύρη τρύπα είναι μέρος ενός δυαδικού ζεύγους που ονομάζεται V404 Cygni. Η μαύρη τρύπα τρώει το συνοδευτικό αστέρι της, πιπιλίζει τη μάζα της στο δίσκο αύξησης της και στη συνέχεια εκτοξεύει υλικό μέσω δύο πίδακες. Αυτό δεν είναι ασυνήθιστο για μια μαύρη τρύπα, αν και δεν έχουν όλα jet. Αλλά αυτό που είναι ασυνήθιστο είναι το χρονοδιάγραμμα του υλικού που εκτοξεύεται από τα αεροσκάφη. Αντί για μια σταθερή ροή, το υλικό βγαίνει σε σταγόνες.
Το V404 Cygni απέχει περίπου 8.000 έτη φωτός από τη Γη. Εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 1989 όταν απέλαβε μια τεράστια έκρηξη υλικού υψηλής ενέργειας και ακτινοβολίας. Τότε έμεινε αδρανής για 26 χρόνια.
Στη συνέχεια, το 2015, ξέσπασε ξανά και ο δορυφόρος INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) μπόρεσε να το μελετήσει σε ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας. Έγινε το πιο φωτεινό αντικείμενο στον ουρανό στις ακτίνες γάμμα. Εκείνη την εποχή, ο επιστήμονας του έργου INTEGRAL Erik Kuulkers είπε, «Η συμπεριφορά αυτής της πηγής είναι εξαιρετική αυτή τη στιγμή, με επαναλαμβανόμενες έντονες αναλαμπές φωτός σε χρονικές κλίμακες μικρότερες από μία ώρα, κάτι που σπάνια φαίνεται σε άλλα συστήματα μαύρων οπών.”
Τι συνέβαινε?
Είναι χρήσιμο να δούμε πώς λειτουργούν συνήθως αυτές οι μαύρες τρύπες. Η τεράστια βαρύτητα της μαύρης τρύπας τραβά το υλικό μακριά από το συνοδευτικό αστέρι του στο δίσκο αύξησης. Ο δίσκος συσσώρευσης περιστρέφεται, θερμαίνει το υλικό και προκαλεί «λάμψη». Κάποιο από τα υλικά δεν φτάνει ποτέ στη μαύρη τρύπα και εκπέμπεται μέσω πίδακες.
Γρήγορα προωθήστε τώρα, και μια νέα μελέτη βασισμένη σε δεδομένα που συγκεντρώθηκαν κατά τη διάρκεια της έκρηξης του 2015 από πολλά παρατηρητήρια παρέχει μια εξήγηση.
“Κατά τη διάρκεια της έκρηξης παρατηρήσαμε λεπτομέρειες σχετικά με τις εκπομπές αεριωθούμενων πτήσεων όταν το υλικό εκτοξεύεται με πολύ υψηλή ταχύτητα από την περιοχή της μαύρης τρύπας», Λέει η Simone Migliari, αστροφυσικός στο ESA, ο οποίος είναι συν-συγγραφέας στην εφημερίδα. «Μπορούμε να δούμε τα αεροσκάφη να εκτοξεύονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις σε κλίμακα χρόνου μικρότερη από μία ώρα, πράγμα που σημαίνει ότι οι εσωτερικές περιοχές του συστήματος περιστρέφονται αρκετά γρήγορα.”
Ναι, η μαύρη τρύπα τρώει το συνοδευτικό αστέρι της, πιπιλίζοντας το υλικό στο δίσκο αύξησης. Και ναι, ένα μέρος του υλικού στο δίσκο αποβάλλεται σε πίδακες. Όμως, σύμφωνα με τη μελέτη, αυτό συμβαίνει μόνο σε εκρήξεις επειδή για κάποιο λόγο, η μαύρη τρύπα δεν ευθυγραμμίζεται με τον δικό της δίσκο αύξησης.
"Αυτό που διαφέρει στο V404 Cygni είναι ότι πιστεύουμε ότι ο δίσκος υλικού και η μαύρη τρύπα δεν είναι ευθυγραμμισμένα, »Λέει ο Αναπληρωτής Καθηγητής James Miller-Jones, από το Διεθνές Κέντρο Έρευνας Ραδιοαστρονομίας (ICRAR) στο Πανεπιστήμιο Curtin της Αυστραλίας, ο οποίος είναι ο κύριος συγγραφέας της νέας εργασίας.
“Αυτό φαίνεται να αναγκάζει το εσωτερικό μέρος του δίσκου να ταλαντεύεται σαν μια περιστρεφόμενη κορυφή που επιβραδύνεται και πυροδοτεί τις εκτοξεύσεις σε διαφορετικές κατευθύνσεις καθώς αλλάζει προσανατολισμό.”
Η ταλάντευση σημαίνει ότι το υλικό δεν πέφτει στη μαύρη τρύπα με ομοιόμορφο ρυθμό. Όταν υπάρχει έκρηξη, αυτό σημαίνει ότι μια μεγάλη ποσότητα υλικού έχει πέσει στην τρύπα σε σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτό αυξάνει την ποσότητα υλικού στο δίσκο συσσώρευσης προκαλώντας έκρηξη ενέργειας.
Το INTEGRAL ήταν αναπόσπαστο μέρος αυτής της μελέτης, επειδή παρακολούθησε το V404 Cygni για τέσσερις εβδομάδες. Άλλα παρατηρητήρια μπόρεσαν να παρακολουθήσουν μόνο λίγες ώρες. Οι παρατηρήσεις της INTEGRAL επέτρεψαν στους επιστήμονες να καταλάβουν τους μηχανισμούς της μαύρης τρύπας, τα επίπεδα γεωμετρίας και ενέργειας και να κάνουν τη σύνδεση μεταξύ εισροής και εκροής υλικού.
“Με το INTEGRAL, μπορέσαμε να συνεχίσουμε να βλέπουμε συνεχώς το V404 Cygni για τέσσερις εβδομάδες, ενώ άλλοι δορυφόροι υψηλής ενέργειας μπορούσαν να πάρουν μόνο μικρότερα στιγμιότυπα, »Λέει ο Erik Kuulkers, INTEGRAL Project Scientist στο ESA.
“Τα δεδομένα ακτίνων Χ υποστηρίξτε ένα μοντέλο όπου το εσωτερικό μέρος του δίσκου προσαύξησης είναι κεκλιμένο σε σχέση με το υπόλοιπο σύστημα, πιθανότατα λόγω του ότι η περιστροφή της μαύρης τρύπας έχει κλίση σε σχέση με την τροχιά του συνοδευτικού αστεριού», Εξηγεί ο Simone.
Το ερώτημα παραμένει, γιατί δεν ευθυγραμμίζεται;
Υπάρχουν μόνο μερικές προκαταρκτικές εικασίες σχετικά με την αιτία της εσφαλμένης ευθυγράμμισης. Μπορεί να ήταν σουπερνόβα.
Δεδομένου ότι η ίδια η μαύρη τρύπα δημιουργήθηκε από έναν σουπερνόβα, αυτό το αρχικό λάκτισμα μπορεί να έχει προκαλέσει την ευθυγράμμιση της τρύπας και του εσωτερικού τμήματος του δίσκου αύξησης. Αυτό δείχνουν οι προσομοιώσεις.
“Τα αποτελέσματα θα ταιριάζουν σε ένα σενάριο, που μελετήθηκε επίσης σε πρόσφατες προσομοιώσεις υπολογιστών, όπου η ροή συσσώρευσης κοντά στη μαύρη τρύπα και τα αεροσκάφη μπορούν να περιστραφούν μαζί», Λέει ο Kuulkers.
“Θα πρέπει να περιμένουμε παρόμοια δυναμική σε οποιαδήποτε έντονα αυξανόμενη μαύρη τρύπα της οποίας η περιστροφή δεν ευθυγραμμίζεται με το εισερχόμενο αέριο και θα πρέπει να λάβουμε υπόψη τις διαφορετικές γωνίες κλίσης του jet όταν ερμηνεύουμε τις παρατηρήσεις των μαύρων οπών στο Σύμπαν.”
Πηγές:
- Ερευνητικό έγγραφο: Ένας ταχέως μεταβαλλόμενος προσανατολισμός πίδακα στο αστρικό σύστημα μαύρης τρύπας VG404 Cygni
- Δελτίο Τύπου: Μια μαύρη τρύπα
- INTEGRAL Αποστολή της ESA
- Δελτίο Τύπου: Το Monster Black Hole ξυπνά μετά από 26 χρόνια
