Για σχεδόν μισό αιώνα, οι επιστήμονες έχουν προσυπογράψει τη θεωρία ότι όταν ένα αστέρι φτάσει στο τέλος του κύκλου ζωής του, θα υποστεί μια βαρυτική κατάρρευση. Σε αυτό το σημείο, αν υποτεθεί ότι υπάρχει αρκετή μάζα, αυτή η κατάρρευση θα προκαλέσει το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας. Η γνώση του πότε και του πώς θα σχηματιστεί μια μαύρη τρύπα είναι από καιρό κάτι που αναζητούν οι αστρονόμοι.
Και γιατί όχι? Το να είμαστε σε θέση να παρακολουθήσουμε τον σχηματισμό της μαύρης τρύπας δεν θα ήταν μόνο ένα εκπληκτικό γεγονός, αλλά θα οδηγούσε επίσης σε ένα θησαυρό επιστημονικών ανακαλύψεων. Και σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη από μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Οχάιο στο Κολόμπους, ίσως τελικά κάναμε ακριβώς αυτό.
Η ερευνητική ομάδα ηγήθηκε από τον Christopher Kochanek, καθηγητή Αστρονομίας και εξέχοντα Μελετητή στο Οχάιο. Χρησιμοποιώντας εικόνες που τραβήχτηκαν από το Μεγάλο Διοφθαλμικό Τηλεσκόπιο (LBT) και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (HST), αυτός και οι συνεργάτες του διεξήγαγαν μια σειρά παρατηρήσεων ενός κόκκινου υπερκείμενου αστεριού με το όνομα N6946-BH1.
Για να σπάσει τη διαδικασία σχηματισμού των μαύρων οπών, σύμφωνα με την τρέχουσα κατανόησή μας για τους κύκλους ζωής των αστεριών, μια μαύρη τρύπα σχηματίζεται αφού ένα αστέρι πολύ μεγάλης μάζας βιώσει ένα σουπερνόβα. Αυτό ξεκινά όταν το αστέρι έχει εξαντλήσει την τροφοδοσία του καυσίμου και στη συνέχεια υφίσταται ξαφνική απώλεια μάζας, όπου το εξωτερικό κέλυφος του αστεριού ρίχνεται, αφήνοντας πίσω του ένα υπόλοιπο αστέρι νετρονίων.
Αυτό ακολουθείται από ηλεκτρόνια που επανασυνδέονται στα ιόντα υδρογόνου που έχουν απομακρυνθεί, γεγονός που προκαλεί μια έντονη αναλαμπή. Όταν σταματά η τήξη του υδρογόνου, το αστρικό υπόλοιπο αρχίζει να κρυώνει και να ξεθωριάζει. και τελικά το υπόλοιπο υλικό συμπυκνώνεται για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα.
Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, αρκετοί αστρονόμοι έχουν υποθέσει ότι σε ορισμένες περιπτώσεις, τα αστέρια θα βιώσουν μια αποτυχημένη σουπερνόβα. Σε αυτό το σενάριο, ένα αστέρι πολύ υψηλής μάζας τελειώνει τον κύκλο ζωής του μετατρέποντας σε μια μαύρη τρύπα χωρίς να συμβαίνει εκ των προτέρων η συνηθισμένη μαζική έκρηξη ενέργειας.
Όπως σημείωσε η ομάδα του Οχάιο στη μελέτη τους - με τίτλο «Η αναζήτηση αποτυχημένων σουπερνόβων με το μεγάλο διοφθαλμικό τηλεσκόπιο: επιβεβαίωση ενός εξαφανισμένου αστεριού» - αυτό μπορεί να συνέβη με το N6946-BH1, ένα κόκκινο υπερκείμενο που έχει 25 φορές τη μάζα του Ο Ήλιος βρίσκεται 20 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Χρησιμοποιώντας πληροφορίες που ελήφθησαν με το LBT, η ομάδα σημείωσε ότι το N6946-BH1 παρουσίασε μερικές ενδιαφέρουσες αλλαγές στη φωτεινότητά του μεταξύ 2009 και 2015 - όταν έγιναν δύο ξεχωριστές παρατηρήσεις. Στις εικόνες του 2009, το N6946-BH1 εμφανίζεται ως ένα φωτεινό, απομονωμένο αστέρι. Αυτό ήταν σύμφωνο με τα αρχειακά δεδομένα που έλαβε το HST το 2007.
Ωστόσο, τα δεδομένα που ελήφθησαν από το LBT το 2015 έδειξαν ότι το αστέρι δεν ήταν πλέον εμφανές στο ορατό μήκος κύματος, το οποίο επιβεβαιώθηκε επίσης από δεδομένα του Χαμπλ από το ίδιο έτος. Τα δεδομένα του LBT έδειξαν επίσης ότι για αρκετούς μήνες κατά τη διάρκεια του 2009, το αστέρι γνώρισε μια σύντομη αλλά έντονη έξαρση, όπου έγινε ένα εκατομμύριο φορές πιο φωτεινό από τον Ήλιο μας, και στη συνέχεια εξαφανίστηκε σταθερά.
Επίσης, συμβουλεύτηκαν δεδομένα από την έρευνα Palomar Transit Factory (PTF) για σύγκριση, καθώς και παρατηρήσεις του Ron Arbor (Βρετανού ερασιτέχνη αστρονόμου και κυνηγού σουπερνόβα). Και στις δύο περιπτώσεις, οι παρατηρήσεις έδειξαν ενδείξεις φλεγμονής κατά τη διάρκεια μιας σύντομης περιόδου το 2009 ακολουθούμενη από μια σταθερή εξασθένιση.
Στο τέλος, όλες αυτές οι πληροφορίες ήταν σύμφωνες με το αποτυχημένο μοντέλο μαύρης τρύπας σουπερνόβα. Όπως είπε ο καθηγητής Kochanek, ο κύριος συγγραφέας της εφημερίδας της ομάδας - - στο Space Magazine μέσω email:
«Στην αποτυχημένη εικόνα σχηματισμού σουπερνόβα / μαύρης τρύπας αυτού του γεγονότος, ο παροδικός οδηγείται από την αποτυχημένη σουπερνόβα. Το αστέρι που βλέπουμε πριν από την εκδήλωση είναι ένα κόκκινο supergiant - έτσι έχετε έναν συμπαγή πυρήνα (μέγεθος ~ γης) έξω από το κέλυφος καύσης υδρογόνου και, στη συνέχεια, έναν τεράστιο, διογκωμένο εκτεταμένο φάκελο κυρίως υδρογόνου που μπορεί να εκτείνεται στην κλίμακα του Δία τροχιά. Αυτός ο φάκελος συνδέεται πολύ αδύναμα με το αστέρι. Όταν ο πυρήνας του αστεριού καταρρέει, η βαρυτική μάζα μειώνεται κατά μερικά δέκατα της μάζας του ήλιου λόγω της ενέργειας που παρασύρεται από τα νετρίνα. Αυτή η πτώση στη βαρύτητα του αστεριού είναι αρκετή για να στείλει ένα αδύναμο κύμα σοκ μέσω του πρησμένου φακέλου που το στέλνει να απομακρύνεται. Αυτό παράγει ένα δροσερό, χαμηλής φωτεινότητας (σε σύγκριση με ένα σουπερνόβα, περίπου ένα εκατομμύριο φορές τη φωτεινότητα του ήλιου) παροδικό που διαρκεί περίπου ένα χρόνο και τροφοδοτείται από την ενέργεια του ανασυνδυασμού. Όλα τα άτομα στο πρησμένο περίβλημα ιονίστηκαν - ηλεκτρόνια που δεν δεσμεύονταν σε άτομα - καθώς ο εξαγόμενος φάκελος διογκώνεται και ψύχεται, όλα τα ηλεκτρόνια δεσμεύονται ξανά στα άτομα, γεγονός που απελευθερώνει την ενέργεια για την τροφοδοσία του παροδικού. Αυτό που βλέπουμε στα δεδομένα είναι σύμφωνο με αυτήν την εικόνα. "
Φυσικά, η ομάδα εξέτασε όλες τις διαθέσιμες δυνατότητες για να εξηγήσει την ξαφνική «εξαφάνιση» του αστεριού. Αυτό περιλάμβανε την πιθανότητα το αστέρι να τυλίγεται σε τόση σκόνη, ώστε το οπτικό / υπεριώδες φως να απορροφάται και να εκπέμπεται εκ νέου. Όμως, όπως διαπίστωσαν, αυτό δεν ήταν σύμφωνο με τις παρατηρήσεις τους.
"Η ουσία είναι ότι κανένα μοντέλο που χρησιμοποιεί σκόνη για να κρύψει το αστέρι δεν λειτουργεί πραγματικά, οπότε φαίνεται ότι ό, τι υπάρχει τώρα πρέπει να είναι πολύ λιγότερο φωτεινό από αυτό το προϋπάρχον αστέρι." Ο Κοτσάνεκ εξήγησε. «Στο πλαίσιο του αποτυχημένου μοντέλου σουπερνόβα, το υπολειπόμενο φως είναι σύμφωνο με την καθυστερημένη αποσύνθεση του χρόνου από το υλικό που συσσωρεύεται στη νέα διαμορφωμένη μαύρη τρύπα».
Φυσικά, θα χρειαστούν περαιτέρω παρατηρήσεις για να μπορέσουμε να μάθουμε εάν συνέβαινε ή όχι. Αυτό πιθανότατα θα περιλαμβάνει αποστολές υπερύθρων και ακτίνων Χ, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer και το παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra, ή ένα από τα πολλά διαστημικά τηλεσκόπια επόμενης γενιάς που θα αναπτυχθούν τα επόμενα χρόνια.
Επιπλέον, ο Kochanek και οι συνάδελφοί του ελπίζουν να συνεχίσουν να παρακολουθούν την πιθανή μαύρη τρύπα χρησιμοποιώντας το LBT, και επιστρέφοντας ξανά το αντικείμενο με το HST σε περίπου ένα χρόνο από τώρα. «Εάν είναι αλήθεια, θα πρέπει να συνεχίσουμε να βλέπουμε το αντικείμενο να ξεθωριάζει με τον χρόνο», είπε.
Περιττό να πούμε, εάν είναι αλήθεια, αυτή η ανακάλυψη θα ήταν ένα άνευ προηγουμένου γεγονός στην ιστορία της αστρονομίας. Και τα νέα σίγουρα έχουν συγκεντρώσει τον ενθουσιασμό τους από την επιστημονική κοινότητα. Όπως εξέφρασε ο Avi Loeb - καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ στο Space Magazine μέσω email:
«Η ανακοίνωση για την πιθανή ανακάλυψη ενός αστεριού που κατέρρευσε για να κάνει μια μαύρη τρύπα είναι πολύ ενδιαφέρουσα. Εάν είναι αλήθεια, θα είναι η πρώτη άμεση προβολή της αίθουσας παράδοσης μιας μαύρης τρύπας. Η εικόνα είναι κάπως ακατάστατη (όπως κάθε δωμάτιο παράδοσης), με αβεβαιότητες σχετικά με τις ιδιότητες του μωρού που παραδόθηκε. Ο τρόπος επιβεβαίωσης ότι γεννήθηκε μια μαύρη τρύπα είναι να ανιχνευθούν οι ακτίνες Χ.
«Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν αστρικές μαζικές τρύπες, πιο πρόσφατα χάρη στην ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων από τη συνένωση τους από την ομάδα του LIGO. Πριν από σχεδόν ογδόντα χρόνια, ο Robert Oppenheimer και οι συνεργάτες του προέβλεψαν ότι τα τεράστια αστέρια ενδέχεται να καταρρεύσουν σε μαύρες τρύπες. Τώρα θα μπορούσαμε να έχουμε τις πρώτες άμεσες αποδείξεις ότι η διαδικασία συμβαίνει πραγματικά στη φύση.
Φυσικά, πρέπει να υπενθυμίσουμε στον εαυτό μας ότι δεδομένης της απόστασής του, αυτό που θα μπορούσαμε να είμαστε μάρτυρες με το N6946-BH1 συνέβη πριν από 20 εκατομμύρια χρόνια. Έτσι, από την προοπτική αυτής της πιθανής μαύρης τρύπας, ο σχηματισμός της είναι παλιά νέα. Αλλά για εμάς, θα μπορούσε να είναι μια από τις πιο πρωτοποριακές παρατηρήσεις στην ιστορία της αστρονομίας.
Όπως και ο χώρος και ο χρόνος, η σημασία σχετίζεται με τον παρατηρητή!
