Οι αστρονόμοι γοητεύτηκαν από σφαιρικές συστάδες από τότε που παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά τον 17ο αιώνα. Αυτές οι σφαιρικές συλλογές αστεριών είναι από τα παλαιότερα γνωστά αστρικά συστήματα στο Σύμπαν, που χρονολογούνται από το πρώιμο Σύμπαν, όταν οι γαλαξίες μόλις άρχισαν να αναπτύσσονται και να εξελίσσονται. Τέτοια σμήνη περιστρέφονται γύρω από τα κέντρα των περισσότερων γαλαξιών, με περισσότερους από 150 γνωστούς ότι ανήκουν μόνο στον Γαλαξία μας.
Ένα από αυτά τα σμήνη είναι γνωστό ως NGC 3201, ένα σύμπλεγμα που βρίσκεται περίπου 16.300 έτη φωτός μακριά στον νότιο αστερισμό της Vela. Χρησιμοποιώντας το πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του ESO (VLT) στο Παρατηρητήριο Paranal στη Χιλή, μια ομάδα αστρονόμων μελέτησε πρόσφατα αυτό το σύμπλεγμα και παρατήρησε κάτι πολύ ενδιαφέρον. Σύμφωνα με τη μελέτη που κυκλοφόρησαν, αυτό το σύμπλεγμα φαίνεται να έχει ενσωματωμένη μια μαύρη τρύπα.
Η μελέτη εμφανίστηκε στο Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας υπό τον τίτλο «Ένας ανεξάρτητος υποψήφιος μαύρης τρύπας αστρικής μάζας στο σφαιρικό σύμπλεγμα NGC 3201». Η μελέτη διεξήχθη από τον Benjamin Giesers του Πανεπιστημίου Georg-August-Göttingen και περιελάμβανε μέλη από το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ John Moores, το Πανεπιστήμιο Queen Mary του Λονδίνου, το Παρατηρητήριο του Λάιντεν, το Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Επιστημών του Διαστήματος, το ETH Zurich και το Ινστιτούτο Leibniz για την Αστροφυσική Πότσνταμ (AIP).
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα βασίστηκε στο όργανο Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) στο VLT για να παρατηρήσει το NGC 3201. Αυτό το όργανο είναι μοναδικό λόγω του τρόπου που επιτρέπει στους αστρονόμους να μετρά ταυτόχρονα τις κινήσεις χιλιάδων μακρινών αστεριών . Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεών τους, η ομάδα διαπίστωσε ότι ένα από τα αστέρια του σμήνους πετούσε με ταχύτητες αρκετών εκατοντάδων χιλιομέτρων την ώρα και με περίοδο 167 ημερών.
Όπως εξήγησε ο Giesers σε δελτίο τύπου του ESO:
“Ήταν σε τροχιά σε κάτι που ήταν εντελώς αόρατο, το οποίο είχε μια μάζα πάνω από τέσσερις φορές τον Ήλιο - αυτό θα μπορούσε να είναι μόνο μια μαύρη τρύπα! Το πρώτο βρέθηκε σε ένα σφαιρικό σμήνος παρατηρώντας άμεσα τη βαρυτική του έλξη.”
Αυτό το εύρημα ήταν μάλλον απροσδόκητο και αποτελεί την πρώτη φορά που οι αστρονόμοι μπόρεσαν να εντοπίσουν μια ανενεργή μαύρη τρύπα στην καρδιά ενός σφαιρικού σμήνους - που σημαίνει ότι αυτή τη στιγμή δεν συσσωρεύεται ύλη ή περιβάλλεται από έναν λαμπερό δίσκο αερίου. Ήταν επίσης σε θέση να εκτιμήσουν τη μάζα της μαύρης τρύπας μετρώντας τις κινήσεις του αστεριού γύρω από αυτό και κατ 'επέκταση την τεράστια βαρυτική έλξη του.
Από τις παρατηρούμενες ιδιότητές της, η ομάδα διαπίστωσε ότι το ταχέως κινούμενο αστέρι είναι περίπου 0,8 φορές η μάζα του Ήλιου μας και η μάζα του αντίστοιχου της μαύρης τρύπας είναι περίπου 4,36 φορές η μάζα του Ήλιου. Αυτό βρίσκεται στην κατηγορία «αστρική μάζα μαύρη τρύπα», που είναι αστέρια που υπερβαίνουν το μέγιστο όριο μάζας ενός αστέρα νετρονίων, αλλά είναι μικρότερα από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (SMBHs) - που υπάρχουν στα κέντρα των περισσότερων γαλαξιών.
Αυτό το εύρημα είναι πολύ σημαντικό και όχι μόνο επειδή ήταν η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι παρατήρησαν μια αστρική μάζα μαύρης τρύπας σε ένα σφαιρικό σύμπλεγμα. Επιπλέον, επιβεβαιώνει αυτό που υποπτεύονται οι επιστήμονες εδώ και μερικά χρόνια, χάρη στις πρόσφατες μελέτες ακτινογραφιών και σφαιρικών σμήνων και την ανίχνευση σημάτων κύματος βαρύτητας. Βασικά, δείχνει ότι οι μαύρες τρύπες είναι πιο συχνές στα σφαιρικά σμήνη από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.
«Μέχρι πρόσφατα, θεωρήθηκε ότι σχεδόν όλες οι μαύρες τρύπες θα εξαφανίζονταν από σφαιρικά σμήνη μετά από σύντομο χρονικό διάστημα και ότι τέτοια συστήματα δεν έπρεπε καν να υπάρχουν!» είπε ο Giesers. «Αλλά σαφώς αυτό δεν συμβαίνει - η ανακάλυψή μας είναι η πρώτη άμεση ανίχνευση των βαρυτικών επιδράσεων μιας αστρικής μάζας μαύρης τρύπας σε ένα σφαιρικό σύμπλεγμα. Αυτό το εύρημα βοηθά στην κατανόηση του σχηματισμού σφαιρικών συστάδων και της εξέλιξης των μαύρων οπών και των δυαδικών συστημάτων - ζωτικής σημασίας στο πλαίσιο της κατανόησης των πηγών βαρυτικών κυμάτων. "
Αυτό το εύρημα ήταν επίσης σημαντικό δεδομένου ότι η σχέση μεταξύ των μαύρων οπών και των σφαιρικών συστάδων παραμένει μια μυστηριώδης, αλλά εξαιρετικά σημαντική. Λόγω των υψηλών μαζών τους, των συμπαγών όγκων και των μεγάλων εποχών, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι συστάδες έχουν δημιουργήσει μεγάλο αριθμό αστρικών μαζών τρυπών κατά τη διάρκεια της ιστορίας του Σύμπαντος. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε επομένως να μας πει πολλά για το σχηματισμό σφαιρικών συστάδων, μαύρων οπών και την προέλευση των βαρυτικών κυμάτων.
Και φροντίστε να απολαύσετε αυτό το podcast ESO εξηγώντας την πρόσφατη ανακάλυψη:
