Μήπως μια μακρινή μαύρη τρύπα παρέχει έναν νέο ορισμό του πόνου και της ταλαιπωρίας;
Η μαύρη τρύπα, με το όνομα XJ1500 + 0154, φαίνεται να είναι το πραγματικό ισοδύναμο του Pit of Carkoon, του τόπου φωλιάσματος του πανίσχυρου Sarlacc στο Star Wars, το οποίο πέπτει αργά τα θύματά του.
Πριν από δέκα χρόνια, αυτή η γιγαντιαία μαύρη τρύπα έσπασε ένα αστέρι και έκτοτε συνέχισε ένα πολύ μεγάλο γεύμα, γιορτάζοντας τα ερείπια των αστεριών. Οι αστρονόμοι παρακολουθούν προσεκτικά αυτήν την αργή «πέψη», διότι είναι τόσο ασυνήθιστο για αυτά που ονομάζονται παλιρροιακές διαταραχές (TDEs), όπου οι παλιρροιακές δυνάμεις από τις μαύρες τρύπες διαλύουν τα αστέρια.
«Έχουμε δει μια θεαματική και παρατεταμένη κατάρρευση ενός αστεριού», δήλωσε ο Νταχένγκ Λιν από το Πανεπιστήμιο του Νιού Χάμσαϊρ στο Ντάραμ του Νιού Χάμσαϊρ, ο οποίος ηγήθηκε των παρατηρήσεων αυτής της εκδήλωσης. "Δεκάδες παλιρροιακά γεγονότα διαταραχής έχουν εντοπιστεί από τη δεκαετία του 1990, αλλά κανένα που δεν παρέμεινε φωτεινό για σχεδόν όσο αυτό."
Αυτή η γιορτή δεκαετίας έχει περάσει δέκα φορές περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο TDE που παρατηρείται.
Το XJ1500 + 0154 βρίσκεται σε έναν μικρό γαλαξία περίπου 1,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη και τρία τηλεσκόπια παρακολουθούν αυτό το συμβάν ακτίνων Χ: το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra, τον δορυφόρο Swift και το XMM-Newton.
Τα TDE διαφέρουν από μια άλλη, πιο συνηθισμένη πηγή ακτίνων Χ που σχετίζεται με τη μαύρη τρύπα στον γαλαξία, ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (AGN). Όπως και η πέψη του Sarlacc, οι AGN μπορούν πραγματικά να διαρκέσουν για χιλιάδες χρόνια. Αυτές είναι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών που τραβούν το περιβάλλον αέριο και «εκπέμπουν άφθονες ποσότητες ακτινοβολίας, συμπεριλαμβανομένων των ακτίνων Χ», εξήγησε ο Λιν σε μια ανάρτηση ιστολογίου στον ιστότοπο του Chandra. «Η ακτινοβολία από AGN δεν ποικίλλει πολύ επειδή το αέριο που τους περιβάλλει εκτείνεται σε μεγάλη κλίμακα και μπορεί να διαρκέσει δεκάδες χιλιάδες χρόνια.»
Αντιθέτως, τα TDE είναι σχετικά βραχύβια, διαρκούν μόνο λίγους μήνες. Κατά τη διάρκεια ενός TDE, μερικά από τα αστρικά συντρίμμια πέφτουν προς τα έξω με υψηλές ταχύτητες, ενώ τα υπόλοιπα πέφτουν προς τη μαύρη τρύπα. Καθώς ταξιδεύει προς τα μέσα για να καταναλωθεί από τη μαύρη τρύπα, το υλικό θερμαίνει έως και εκατομμύρια μοίρες, δημιουργώντας μια ξεχωριστή αναλαμπή ακτίνων Χ.
Το XJ1500 + 0154 έχει προσφέρει μια εξαιρετικά μακρά, φωτεινή φάση, που εκτείνεται σε δέκα χρόνια. Ο Λιν και η ομάδα του ανέφεραν ότι μια εξήγηση θα μπορούσε να είναι το πιο τεράστιο αστέρι που έχει διαλυθεί εντελώς κατά τη διάρκεια ενός TDE.
«Για να διατηρηθεί η εκδήλωση τόσο πολύ σε τόσο υψηλή φωτεινότητα, απαιτείται πλήρης διακοπή ενός σχετικά μαζικού αστεριού, περίπου διπλάσια από τη μάζα του ήλιου», έγραψε ο Λιν. Ωστόσο, «η διάσπαση τέτοιων τεράστιων αστεριών από το SMBH είναι πολύ απίθανη, επειδή τα αστέρια αυτού του ογκώδους είναι σπάνια στους περισσότερους γαλαξίες, εκτός εάν ο γαλαξίας είναι νέος και σχηματίζει ενεργά αστέρια, όπως στην περίπτωσή μας.
Έτσι, μια άλλη πιο πιθανή εξήγηση είναι ότι αυτή είναι η πρώτη TDE που παρατηρήθηκε όπου ένα μικρότερο αστέρι διαλύθηκε εντελώς.
Ο Λιν είπε επίσης ότι αυτό το γεγονός έχει ευρείες επιπτώσεις στη φυσική των μαύρων οπών.
«Για να εξηγήσουμε πλήρως την υπερβολικά μεγάλη διάρκεια της εκδήλωσής μας απαιτείται η εφαρμογή της πρόσφατης θεωρητικής προόδου στη μελέτη των TDEs», έγραψε. «Τα τελευταία δύο χρόνια, αρκετές ομάδες ανεξάρτητα διαπίστωσαν ότι μπορεί να χρειαστεί πολύς χρόνος μετά τη διακοπή του αστέρα για να εγκατασταθούν τα αστρικά συντρίμμια στον δίσκο αύξησης και στο SMBH. Επομένως, το γεγονός μπορεί να εξελιχθεί πολύ πιο αργά από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως. "
Επιπλέον, τα δεδομένα ακτίνων Χ δείχνουν επίσης ότι η ακτινοβολία από υλικό που περιβάλλει αυτήν τη μαύρη τρύπα έχει ξεπεράσει σταθερά αυτό που ονομάζεται όριο Eddington, το οποίο ορίζεται ως ισορροπία μεταξύ της εξωτερικής πίεσης της ακτινοβολίας από το καυτό αέριο και της εσωτερικής έλξης της βαρύτητας της μαύρης τρύπας.
Βλέποντας στοιχεία για μια τόσο γρήγορη ανάπτυξη μπορεί να βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπόρεσαν να φτάσουν σε μάζες περίπου ένα δισεκατομμύριο φορές υψηλότερη από τον ήλιο, όταν το σύμπαν ήταν μόλις ένα δισεκατομμύριο ετών.
«Αυτή η εκδήλωση δείχνει ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν πραγματικά να αναπτυχθούν με εξαιρετικά υψηλούς ρυθμούς», δήλωσε η συν-συγγραφέας Stefanie Komossa του QianNan Normal University for Nationalities στην πόλη Duyun της Κίνας. "Αυτό μπορεί να βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς προέκυψαν οι πρώιμες μαύρες τρύπες."
Ο Λιν και η ομάδα του θα συνεχίσουν να παρακολουθούν αυτό το συμβάν και αναμένουν ότι η φωτεινότητα των ακτίνων Χ θα εξασθενίσει τα επόμενα χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι η προμήθεια «φαγητού» για αυτό το μακρύ μεσημεριανό γεύμα θα καταναλωθεί σύντομα.
Για περαιτέρω ανάγνωση:
Χαρτί: Ένα πιθανό επεισόδιο παλιρροιακής διαταραχής που έχει διαρκέσει μια δεκαετία
Η ανάρτηση ιστολογίου του Lin στον ιστότοπο Chandra
Δελτίο τύπου Chandra
Πρόσθετες εικόνες και πληροφορίες από το Chandra
