Πιό μεγάλος ο δίσκος προσαύξησης που βρίσκεται γύρω από μια μαύρη τρύπα

Από σελίδα του Spaceflight Now 8 Μαίου 2001

Χρησιμοποιώντας τέσσερα διαστημικά παρατηρητήρια της NASA, οι αστρονόμοι έχουν δείξει πως μια υπερμεγέθης μελανή οπή στον αστερισμό της Μεγάλης Αρκτου, έχει έναν δίσκο προσαύξησης πολύ μεγαλύτερου μεγέθους από τους συνηθισμένους δίσκους, που δεν το προβλέπουν όμως μερικές θεωρίες. Αυτό παρέχει μια καλύτερη κατανόηση για το πώς η ενέργεια απελευθερώνεται όταν κινείται σπειροειδώς η ύλη προς μια μαύρη τρύπα.

Αριστερά: Αυτή η εικόνα προέρχεται από το παρατηρητήριο Chandra και είναι ένα φάσμα μιας μαύρης τρύπας, η οποία είναι παρόμοια με το έγχρωμο φάσμα του φωτός του ήλιου που παράχθηκε από ένα πρίσμα. Οι ακτίνες-X που μας ενδιαφέρουν, παρουσιάζονται εδώ κατεγραμμένες στις φωτεινές λωρίδες που κατευθύνονται προς τα δεξιά και προς τα αριστερά από το κέντρο της εικόνας. Αυτές οι ακτίνες-X ταξινομούνται ακριβώς σύμφωνα με την ενέργειά τους με τις υψηλές -ενεργειακές ακτίνες X κοντά το κέντρο της εικόνας και τις χαμηλές ενεργειακές ακτίνες X προς τα έξω. Φωτογραφία: NASA

Στις 18 Απριλίου του 2000, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και το παρατηρητήριο των υπεριωδών ακτίνων Extreme Ultraviolet Explorer, παρατήρησε υπεριώδη ακτινοβολία από το αντικείμενο γνωστό ως XTE J1118+480, μια μαύρη τρύπα κατά προσέγγιση επτά φορές την μάζα του ήλιου, που βρίσκεται μαζί με ένα αστέρι ομοίου μεγέθους με τον ήλιο μας, σε στενή δυαδική τροχιά. Ταυτόχρονα, ο εξερευνητής των ακτίνων-X Rossi, παρατήρησε υψηλής ενέργειας ακτίνες-X όταν η ύλη βυθίζεται προς τη μαύρη τρύπα, ενώ το παρατηρητήριο Chandra των ακτίνων-X   εστίασε στην κρίσιμη ενεργειακή ζώνη μεταξύ της υπεριώδους και των υψηλής ενέργειας ακτίνων-X, που παρέχουν τη σύνδεση που έδεσε όλα αυτά τα στοιχεία μαζί.

"Με το συνδυασμό των παρατηρήσεων του XTE J1118+480 σε πολλά διαφορετικά μήκη κύματος, έχουμε βρεί την πρώτη σαφή ένδειξη ότι ο δίσκος προσαύξησης μπορεί να σταματήσει πιό μακρύτερα, " είπε ο Jeffrey McClintock του Harvard-Smithsonian κέντρου για την αστροφυσική που καθοδήγησε τις παρατηρήσεις του Chandra. "Τα στοιχεία του Chandra δείχνουν ότι αυτός ο δίσκος προσαύξησης δεν φτάνει πιό κοντά από περίπου 600 μίλια στον ορίζοντα γεγονότων, ενώ μερικοί είχαν αναμείνει 25 μίλια." Οι επιστήμονες θεωρητικολογούν ότι ο δίσκος προσαύξησης βρίσκεται εκεί επειδή το υλικό εκρήγνυται σε μια καυτή φυσαλίδα του αερίου, πρίν πάρει την τελική κατάδυσή του προς την μαύρη τρύπα.

Η ύλη που  απογυμνώνεται από ένα αστέρι που συντροφεύεται από μια μαύρη τρύπα, μπορεί να διαμορφώσει μια επίπεδη μορφή, σαν τηγανίτα, που καλείται "δίσκος προσαύξησης". Καθώς το υλικό στριφογυρίζει προς την εσωτερική άκρη του δίσκου προσαύξησης, επιταχύνεται συνεχώς μέχρι να φτάσει την ταχύτητα του φωτός (300.000km/s), έτσι θερμαίνεται από την απέραντη βαρύτητα της μαύρης τρύπας, που έχει αποτέλεσμα την πλήρη απόσπαση των ηλεκτρονίων από τους πυρήνες τους. Κατά την παραπάνω διάσπαση εκπέμπονται μεγάλες ποσότητες στην περιοχή των ακτίνων X. Με αυτήν την εξέταση των ακτίνων X, οι ερευνητές μπορούν να μετρήσουν πόσο μακριά προς το εσωτερικό  επεκτείνεται ο δίσκος προσαύξησης.

Οι περισσότεροι αστρονόμοι συμφωνούν ότι όταν μεταφέρεται το υλικό προς τη μαύρη τρύπα σε ένα υψηλό ποσοστό, τότε ο δίσκος προσαύξησης θα φθάσει περίπου στα 25 μίλια εντός του ορίζοντος γεγονότος -- η επιφάνεια της "καμίας επιστροφής" για την ύλη ή το φως που προσέρχεται σε μια μαύρη τρύπα. Εντούτοις, οι επιστήμονες διαφωνούν στον τρόπο με το πόσο κοντά έρχεται ο δίσκος προσαύξησης, όταν ο ρυθμός μεταφοράς είναι πολύ λιγότερος.

"Η διάσπαση ήρθε όταν δεν ανίχνευσε το Chandra την 'υπογραφή' των ακτίνων X, που κάποιος θα ανέμενε εάν ο δίσκος προσαύξησης ερχόταν κοντά στην περιοχή των 25 μιλίων," είπε η  Ann Esin, μια θεωρητικός αστροφυσικός του Caltech που καθοδήγησε μια ομάδα που ερεύνησε τις επιπτώσεις των παρατηρήσεων. "Αυτό παρουσιάζει ένα θεμελιώδες πρόβλημα για τα πρότυπα, στα οποία ο δίσκος επεκτείνεται κοντά στον ορίζοντα γεγονότος."

Τον Μάρτιο του 2000, στο αντικείμενο XTE J1118+480 (που αποτελείται όπως είπαμε από μια μαύρη οπή και ένα   άστρο), έγινε μια ξαφνική έκρηξη στις ακτίνες X, που οδήγησαν στην ανακάλυψη του αντικειμένου από RXTE. Η πηγή των ακτίνων X ήταν σε μια κατεύθυνση όπου η απορρόφηση από το αέριο και τη σκόνη ήταν ελάχιστη, επιτρέποντας να παρατηρηθούν στην υπεριώδη ακτίνα και τις ακτίνες-X χαμηλής ενέργειας. Στον επόμενο μήνα, μια διεθνής ομάδα οργάνωσε τις παρατηρήσεις XTE J1118+480 σε άλλα μήκη κύματος. Το Chandra το παρατήρησε το ίδιο αντικείμενο για 27.000 second.