Μαύρη τρύπα δίνει σημάδια στο κέντρο του Γαλαξία

Από σελίδα του BBC 6 Σεπτεμβρίου 2001

Προσομοίωση της ύλης και της ακτινοβολίας που περιστρέφονται γύρω από μιά υπερμεγέθη μαύρη τρύπα

Μια ξαφνική αύξηση στη φωτεινότητα από ένα νέφος πολύ θερμών αερίων κοντά την καρδιά του Γαλαξία μας (Milky Way), που παρατηρήθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Chandra στις 26 Οκτωβρίου του 2000, φαίνεται να επιβεβαιώνει την ιδέα ότι μια υπερ-μεγέθης μαύρη τρύπα υπάρχει στον γαλαξιακό πυρήνα.

Οι περισσότεροι αστρονόμοι θεωρούν ότι ένα τέτοιο αντικείμενο πράγματι κατοικεί εκεί, αλλά τα αποδεικτικά στοιχεία, που βασίζοταν στις κινήσεις των κοντινών αστεριών, δεν ήταν  μέχρι τώρα σημαντικά.

Τώρα όμως, οι νέες παρατηρήσεις του πυρήνα του γαλαξία μας, έχουν ανιχνεύσει μια αναλαμπή ακτίνων-X, που εξασθένισε και ελάμπρυνε για 10 λεπτά ακριβώς.

Η διάρκεια, που συνδυάζεται με τα προηγούμενα στοιχεία, επιτρέπει στους αστρονόμους να υπολογίσουν μια μάζα και ένα μέγεθος για τη πιθανή μαύρη τρύπα τους. Οι υπολογισμοί τους βγάζουν μια μάζα περισσότερο από δύο εκατομμύρια φορές την μάζα του ήλιου μας, που καταλαμβάνει ένα χώρο του διαστήματος, ακριβώς 150 εκατομμύρια χιλιομέτρων, σε μήκος (όσο η απόσταση Γης-Ηλίου).

Κατά την κορύφωση της έκλαμψης διαπιστώθηκε μία ταλάντωση, της οποίας το εύρος και η συχνότητα υποδεικνύουν ότι το φαινόμενο συνέβη σε μία απόσταση 20 φορές μικρότερη από τη διάμετρο της μαύρης τρύπας, που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων της μαύρης τρύπας. Είναι η μικρότερη απόσταση που έχει παρατηρηθεί ποτέ για παρόμοια φαινόμενα, σε άλλους όμως γαλαξίες.

Η μόνη εξήγηση για τέτοιους αριθμούς, λένε οι επιστήμονες είναι μια μαύρη τρύπα.

Η λάμψη των ακτίνων-X

Άλλες θεωρίες όμως για να εξηγήσουν την πολύ γρήγορη κίνηση των κεντρικών αστεριών του γαλαξία, περιλαμβάνουν την παρουσία κάποιας άλλης μορφής αόρατης ύλης, όπως μια συστάδα σκοτεινών αστεριών.

Οτιδήποτε όμως είναι εκεί, πρέπει να είναι αληθινά ογκώδες ώστε να τραβήξει τα πιό κοντινά ορατά αστέρια, στις απίστευτες ταχύτητες των πέντε εκατομμυρίων χιλιομέτρων ανά ώρα.

Αλλά η επιβεβαίωση ότι αυτό που εξετάζουμε είναι μάλλον μια μαύρη τρύπα, προέρχεται από κάτι που συνεχίζεται στα περιθώριά του.

Στη περιοδικό Nature, ο Frederick Baganoff, στο Ίδρυμα Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, (ΜΙΤ), και συνάδελφοι του, εκθέτουν τις παρατηρήσεις που γίνονται από το τηλεσκόπιο Chandra των ακτίνων-X . Το τηλεσκόπιο αυτό έχει ανιχνεύσει μια λάμψη με ενέργεια των ακτίνων X,  που δημιουργήθηκε από εκεί όπου  πρέπει να είναι η άκρη της μαύρης τρύπας. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η λάμψη οφείλεται στον καταποντισμό ενός σώματος μεγέθους κομήτη μέσα σε μαύρη τρύπα.

Η ομάδα των επιστημόνων, ανίχνευσε αυτήν την ακτινοβολία Χ παρατηρώντας τον αστερισμό Sagittarius A, μια περιοχή που αποτελεί πηγή εκπομπής ραδιοκυμάτων και σχετίζεται άμεσα με τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία, τον Οκτώβριο του 2000.

Μέσα σε μερικά λεπτά ο αστερισμός έγινε 45 φορές λαμπρότερος, εκπέμποντας ακτινοβολία Χ, πριν επανέλθει στα αρχικά επίπεδα λίγες ώρες αργότερα. Ακριβώς 10 λεπτά μετά την κορύφωση της έντασης εκπομπής της ακτινοβολίας Χ, αυτή υπο-πενταπλασιάστηκε. Αυτές οι εναλλαγές της έντασης δεν μπορεί παρά να είναι η ακτινοβολία της ύλης που έλκεται από ένα αντικείμενο πολύ μεγάλης μάζας (μαύρη τρύπα), περιστρέφεται γύρω από αυτή, δημιουργώντας ένα δίσκο προσαύξησης, και στη συνέχεια πέφτει μέσα στη περιοχή της μαύρης τρύπας.

Συνεχείς μελέτες

Εικόνα ψευδούς χρώματος του κέντρου του γαλαξία. Το έντονο φως στο κέντρο αντιστοιχεί στην ισχυρή έκλαμψη ακτίνων Χ

Αυτό το φαινόμενο υπονοεί ότι η μάζα στο κέντρο του γαλαξία μας - που είναι περίπου 2.6 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιού μας - καταλαμβάνει ένα πολύ μικρό χώρο. Και σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, μόνο μια μαύρη τρύπα μπορεί να είναι τόσο πυκνή.

Σχολιάζοντας αυτήν την έρευνα, ο Fulvio Melia του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, Tucson, ΗΠΑ, είπε: "Ο Baganoff και οι συνάδελφοι του εμφανίζονται να αποκλείουν όλες τις άλλες πιθανές εναλλακτικές λύσεις. "

Μια άλλη εξήγηση για την έκλαμψη είναι, να οφείλεται στην τυχαία ευθυγράμμιση μαγνητικών γραμμών κοντά στη μαύρη τρύπα, φαινόμενο παρόμοιο με αυτό που δημιουργεί τις ηλιακές εκλάμψεις.

Σε κάθε περίπτωση, τα κρουστικά κύματα που δημιουργούνται επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια στην άμεση περιοχή της μαύρης τρύπας σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός σε ελάχιστο χρόνο. Επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με συχνότητα ανάλογη της επιτάχυνσης. Στην περίπτωση αυτή τα θεωρητικά μοντέλα προβλέπουν την εκπομπή των ακτίνων X που παρατηρήθηκαν.

Αλλά αν και αυτή η μελέτη καθιστά να βρίσκεται μια μαύρη τρύπα στο γαλαξιακό κέντρο πολύ πιό πιθανή, δεν είναι όμως η τελική απόδειξη. Ο Melia λέει ότι το παρατηρητήριο Chandra θα μπορούσε να δει, αντί για μαύρη τρύπα, ένα αντικείμενο να λάμπει, που να συνέβη όμως στην ίδια κατεύθυνση ακριβώς με το κέντρο του γαλαξία μας.

Αυτός μάλιστα προσθέτει ότι είναι εν εξελίξει συνεχείς παρατηρήσεις, που γίνονται από διάφορα παρατηρητήρια, για να αποκλείσουν αυτήν την δυνατότητα.

Δίσκος προσαύξησης ή επαύξησης:Όταν η ύλη οδεύει προς τη μαύρη τρύπα είναι δυνατόν να σχηματίσει λόγω διατήρησης της στροφορμής, ένα περιστρεφόμενο δίσκο πριν πέσει μέσα στη μαύρη τρύπα.
Τα σωματίδια της ύλης στο δίσκο έχουν μεγάλη κινητική ενέργεια και κατά τη πτώση τους μέσα στη μαύρη τρύπα εκπέμπουν φωτόνια υψηλής ενέργειας δηλαδή ακτίνες Χ.

Οι μαύρες τρύπες, που δεν είναι άμεσα ορατές, αποτελούν το τελικό στάδιο ενός αστέρα πολύ μεγάλης μάζας. Οταν η βαρυτική κατάρρευση δεν μπορεί να αναχαιτιστεί ούτε από την πίεση του υπερσυμπιεσμένου νέφους νετρονίων, τότε ο πυρήνας του αστέρα καταλήγει σε μια μαύρη τρύπα. Η πυκνότητα της ύλης στο εσωτερικό της είναι θεωρητικά άπειρη. Ο χώρος και ο χρόνος παρουσιάζουν ιδιομορφία και το βαρυτικό πεδίο κοντά στη μαύρη τρύπα είναι τόσο ισχυρό που δεν επιτρέπει τη διαφυγή ούτε της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Η παρατήρησή τους γίνεται έμμεσα: είτε από τις ακτίνες Χ που εκπέμπονται από την ύλη που έλκουν, είτε από τον τρόπο που επηρεάζουν την κίνηση και την κατάσταση γειτονικών τους αστέρων.