Πέρυσι, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν μια ήσυχη μαύρη τρύπα σε έναν μακρινό γαλαξία που ξέσπασε μετά από τεμαχισμό και κατανάλωση ενός περασμένου αστεριού. Τώρα οι ερευνητές έχουν εντοπίσει ένα διακριτικό σήμα ακτίνων Χ που παρατηρείται τις ημέρες μετά την έκρηξη που προέρχεται από την ύλη στα πρόθυρα της πτώσης στη μαύρη τρύπα.
Αυτό το ενδεικτικό σήμα, που ονομάζεται σχεδόν περιοδική ταλάντωση ή QPO, είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των δίσκων συσσώρευσης που συχνά περιβάλλουν τα πιο συμπαγή αντικείμενα του σύμπαντος - αστέρια λευκού νάνου, αστέρια νετρονίων και μαύρες τρύπες. Τα QPO έχουν παρατηρηθεί σε πολλές αστρικές μάζες μαύρων τρυπών και υπάρχουν δελεαστικές ενδείξεις για αυτές σε μερικές μαύρες τρύπες που μπορεί να έχουν μεσαίου βάρους μάζες μεταξύ 100 και 100.000 φορές του ήλιου.
Μέχρι τη νέα ανακάλυψη, τα QPO είχαν εντοπιστεί μόνο σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα - τον τύπο που περιείχε εκατομμύρια ηλιακές μάζες και βρίσκονταν στα κέντρα των γαλαξιών. Αυτό το αντικείμενο είναι ο γαλαξίας τύπου Seyfert REJ 1034 + 396, ο οποίος σε απόσταση 576 εκατομμυρίων ετών φωτός βρίσκεται σχετικά κοντά.
«Αυτή η ανακάλυψη επεκτείνει την εμβέλειά μας στην πιο βαθιά άκρη μιας μαύρης τρύπας που βρίσκεται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, κάτι που είναι πραγματικά εκπληκτικό. Αυτό μας δίνει την ευκαιρία να εξερευνήσουμε τη φύση των μαύρων τρυπών και να δοκιμάσουμε τη σχετικότητα του Αϊνστάιν σε μια εποχή που το σύμπαν ήταν πολύ διαφορετικό από ό, τι είναι σήμερα », δήλωσε ο Rubens Reis, μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Αϊνστάιν στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν στο Άν Άρμπορ. Ο Ρέις ηγήθηκε της ομάδας που αποκάλυψε το σήμα QPO χρησιμοποιώντας δεδομένα από τα τηλεσκόπια ακτίνων Χ της τροχιάς Suzaku και XMM-Newton, ένα εύρημα που περιγράφεται σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε σήμερα στο Science Express.
Η πηγή ακτίνων X γνωστή ως Swift J1644 + 57 - μετά τις αστρονομικές συντεταγμένες του στον αστερισμό Draco - ανακαλύφθηκε στις 28 Μαρτίου 2011, από τον δορυφόρο Swift της NASA. Αρχικά θεωρήθηκε ότι είναι ένας πιο κοινός τύπος έκρηξης που ονομάζεται έκρηξη ακτίνων γάμμα, αλλά το σταδιακό ξεθώριασμα δεν ταιριάζει με τίποτα που είχε δει πριν. Οι αστρονόμοι σύντομα συγκλόνισαν την ιδέα ότι αυτό που έβλεπαν ήταν το αποτέλεσμα ενός πραγματικά εκπληκτικού γεγονότος - το ξύπνημα μιας αδρανούς μαύρης τρύπας ενός μακρινού γαλαξία καθώς τεμαχίστηκε και ανέβασε ένα περασμένο αστέρι. Ο γαλαξίας είναι τόσο μακριά που το φως από το γεγονός έπρεπε να ταξιδέψει 3,9 δισεκατομμύρια χρόνια πριν φτάσει στη Γη.
Πληροφορίες βίντεο: Στις 28 Μαρτίου 2011, το Swift της NASA εντόπισε έντονες εκρήξεις ακτίνων Χ που πιστεύεται ότι προκλήθηκαν από μια μαύρη τρύπα που καταβροχθίζει ένα αστέρι. Σε ένα μοντέλο, που απεικονίζεται εδώ, ένα ηλιακό αστέρι σε μια εκκεντρική τροχιά βυθίζεται πολύ κοντά στην κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία του. Περίπου το ήμισυ της μάζας του αστεριού τροφοδοτεί έναν δίσκο αύξησης γύρω από τη μαύρη τρύπα, ο οποίος με τη σειρά του τροφοδοτεί ένα σωματίδιο που εκπέμπει ακτινοβολία προς τη Γη. Πίστωση: Διαστημικό κέντρο πτήσης Goddard της NASA / Εργαστήριο εννοιολογικής εικόνας
Το αστέρι γνώρισε έντονες παλίρροιες καθώς έφτασε στο πλησιέστερο σημείο της στη μαύρη τρύπα και γρήγορα διαλύθηκε. Ένα μέρος του αερίου του έπεσε προς τη μαύρη τρύπα και σχημάτισε έναν δίσκο γύρω από αυτό. Το εσωτερικό μέρος αυτού του δίσκου θερμάνθηκε γρήγορα σε θερμοκρασίες εκατομμυρίων βαθμών, αρκετά ζεστό για να εκπέμψει ακτίνες Χ. Ταυτόχρονα, μέσω διεργασιών που δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητές, αντίθετα κατευθυνόμενα πίδακες κάθετα προς τον δίσκο που σχηματίστηκε κοντά στη μαύρη τρύπα. Αυτοί οι αεριωθούμενοι εκτόξευσαν την ύλη προς τα έξω με ταχύτητες μεγαλύτερες από 90 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός κατά μήκος του άξονα περιστροφής της μαύρης τρύπας. Ένα από αυτά τα αεριωθούμενα αεροπλάνα τυχαίνει να δείχνει κατευθείαν στη Γη.
Εννέα ημέρες μετά την έκρηξη, οι Reis, Strohmayer και οι συνάδελφοί τους παρατήρησαν το Swift J1644 + 57 χρησιμοποιώντας το Suzaku, έναν δορυφόρο ακτίνων Χ που λειτουργεί από την Ιαπωνική Υπηρεσία Εξερεύνησης Αεροδιαστημικής με τη συμμετοχή της NASA. Περίπου δέκα ημέρες αργότερα, ξεκίνησαν μια μακρύτερη εκστρατεία παρακολούθησης χρησιμοποιώντας το παρατηρητήριο XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας.
«Επειδή η ύλη στο τζετ κινήθηκε τόσο γρήγορα και είχε γωνιαστεί σχεδόν στην οπτική γωνία μας, τα αποτελέσματα της σχετικότητας αύξησαν το σήμα ακτίνων Χ αρκετά ώστε να μπορούσαμε να πιάσουμε το QPO, το οποίο διαφορετικά θα ήταν δύσκολο να ανιχνευθεί σε τόσο μεγάλη απόσταση , "Είπε ο Tod Strohmayer, αστροφυσικός και συν-συγγραφέας της μελέτης στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt, Md.
Καθώς το καυτό αέριο στον εσωτερικό δίσκο περιστρέφεται προς μια μαύρη τρύπα, φτάνει σε ένα σημείο που οι αστρονόμοι αναφέρονται ως η πιο σταθερή κυκλική τροχιά (ISCO). Όσο πιο κοντά στη μαύρη τρύπα και το αέριο βυθίζονται γρήγορα στον ορίζοντα του γεγονότος, το σημείο της μη επιστροφής. Το εσωτερικό σπειροειδές αέριο τείνει να συσσωρεύεται γύρω από το ISCO, όπου θερμαίνεται εξαιρετικά και εκπέμπει μια πλημμύρα ακτίνων Χ. Η φωτεινότητα αυτών των ακτίνων Χ ποικίλλει σε ένα μοτίβο που επαναλαμβάνεται σε σχεδόν κανονικό διάστημα, δημιουργώντας το σήμα QPO.
Τα δεδομένα δείχνουν ότι το QPO Swift J1644 + 57 κυκλοφόρησε κάθε 3,5 λεπτά, το οποίο τοποθετεί την περιοχή προέλευσης μεταξύ 2,2 και 5,8 εκατομμύρια μίλια (4 έως 9,3 εκατομμύρια χλμ.) Από το κέντρο της μαύρης τρύπας, την ακριβή απόσταση ανάλογα με το πόσο γρήγορα η μαύρη τρύπα περιστρέφεται. Για να το θέσουμε σε προοπτική, η μέγιστη απόσταση είναι μόνο περίπου 6 φορές τη διάμετρο του ήλιου μας. Η απόσταση από την περιοχή QPO έως τον ορίζοντα συμβάντων εξαρτάται επίσης από την ταχύτητα περιστροφής, αλλά για μια μαύρη τρύπα που περιστρέφεται με τη θεωρία του μέγιστου ρυθμού, ο ορίζοντας βρίσκεται ακριβώς μέσα στο ISCO.
«Τα QPOs μας στέλνουν πληροφορίες από την ίδια τη μαύρη τρύπα, όπου οι επιπτώσεις της σχετικότητας γίνονται πιο ακραίες», είπε ο Reis. "Η ικανότητα να αποκτήσουμε γνώση αυτών των διαδικασιών σε τόσο μεγάλη απόσταση είναι ένα πραγματικά όμορφο αποτέλεσμα και έχει μεγάλη υπόσχεση."
Υπότιτλος κύριας εικόνας: Αυτή η εικόνα υπογραμμίζει τα κύρια χαρακτηριστικά του Swift J1644 + 57 και συνοψίζει τι έχουν ανακαλύψει οι αστρονόμοι. Πίστωση: Το διαστημικό κέντρο πτήσης Goddard της NASA
