|
Ένα δυαδικό σύστημα μαύρων οπών στο μακρινό κβάζαρ OJ 287,
έχει δείξει κάποια αγάπη στη φυσική του Αϊνστάιν. Μια κεντρική μαύρη
τρύπα, με μάζα ίση με 18 δισεκατομμύρια φορές αυτής του ήλιου, στρέφεται
γύρω από μια μικρότερη, και η αλληλεπίδραση του συστήματος με τα περίχωρά του
παράγει αλλαγές της φωτεινότητας. Επιτρέπει έτσι στους αστρονόμους να
μελετήσουν την εξέλιξη της τροχιάς της μεγαλύτερης μαύρης τρύπας.
Αυτή η εξέλιξη κυριαρχείται από μία από τις πιο παράξενες προβλέψεις της
γενικής θεωρίας της σχετικότητας: την εκπομπή των κυμάτων βαρύτητας.
Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι πολύ βαριές μαύρες τρύπες κρύβονται στα
κέντρα των περισσότερων γαλαξιών αλλά, όπως στην περίπτωση του Γαλαξία
μας, παραμένουν συχνά 'σιωπηλές' και είναι δύσκολο να τις ανιχνεύσουμε. Σε
άλλες περιπτώσεις όπου οι μαύρες τρύπες περιβάλλονται από έναν δίσκο με το
υλικό που τελικά θα πέσει μέσα σε αυτές (δίσκοι συσσώρευσης), το υλικό
που πέφτει θερμαίνεται και εκπέμπει τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας:
τότε ο ενεργός
πυρήνας ενός γαλαξία μπορεί να εμφανιστεί σαν κβάζαρ.
Η τροχιά αλλάζει μέγεθος και προσανατολισμό σύμφωνα με τη γενική
σχετικότητα που προβλέπει εκπομπή κυμάτων βαρύτητας σε αυτές τις
περιπτώσεις
Ένα τέτοιο κβάζαρ είναι το OJ 287, η κεντρική περιοχή ενός γαλαξία
κάπου 3,5 δισεκατομμύρια έτη
φωτός μακριά στον αστερισμό του Καρκίνου. Αυτό το αντικείμενο
έχει την εξής ιδιαιτερότητα: εκπέμπει σχεδόν περιοδικούς παλμούς
ενέργειας κάθε δώδεκα χρόνια, με δύο έντονα ξεσπάσματα στο διάστημα αυτό.
Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature επιβεβαιώνει τη μία από τις πιθανές ερμηνείες για αυτήν
την συμπεριφορά: αυτό το κβάζαρ τροφοδοτείται από ένα δυαδικό σύστημα μαύρων
οπών.
Η πολύ βαριά μαύρη τρύπα περιβάλλεται από έναν δίσκο
συσσώρευσης, την
κλασσική εικόνα ενός κβάζαρ, αλλά μια δεύτερη, πολύ πιο ελαφριά
μαύρη τρύπα στρέφεται γύρω από την βαριά μαύρη τρύπα και εκλύουν
απότομα υλικό στο δίσκο
προσαύξησης, δύο φορές σε κάθε περίοδο: το γεγονός αυτό παράγει τους σχεδόν περιοδικούς
παλμούς.
Η ερευνητική ομάδα, που καθοδηγείται από το Mauri Valtonen του
πανεπιστημίου του Turku στην Φινλανδία, έχει αναλύσει τη συμπεριφορά αυτού
του συστήματος. Ο τρόπος που η φωτεινότητα αλλάζει κατά τη διάρκεια
πολλών ετών, τους βοήθησε να σχεδιάσουν την τροχιά της μικρής μαύρης
τρύπας και αυτό εν συνεχεία τους έκανε να μετρήσουν με ακρίβεια τη μάζα
της μεγάλης μαύρης τρύπας: 18
δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Έχουν επίσης παρακολουθήσει την εξέλιξη της
τροχιάς και έλεγξαν ότι το μέγεθος και ο προσανατολισμός της
αλλάζουν σε πλήρη αναλογία με τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της
σχετικότητας.
Οι προηγούμενες δοκιμές της γενικής θεωρίας της σχετικότητας
του Αϊνστάιν έχουν πραγματοποιηθεί σε ασθενή πεδία βαρύτητας, αλλά η μελέτη
αυτή παρουσιάζει σαφώς ένα παράδειγμα που φτιάχνει κύματα βαρύτητας, μια
από τις πιο εξωτικές προβλέψεις της θεωρίας του Αϊνστάιν. Είναι
εντυπωσιακό, ότι η
τροχιά του δυαδικού συστήματος 'στενεύει' (ελαττώνεται η ακτίνα της) και εξελίσσεται με έναν τρόπο που
μπορεί να εξηγηθεί μόνο εάν χάνει τεράστιες ποσότητες ενέργειας υπό
μορφή ακτινοβολίας βαρύτητας.
Οι παρατηρήσεις που οδηγούν σε αυτήν την ανακάλυψη έχουν γίνει χάρις στην
κοινή συνεργασία διάφορων παρατηρητήριων στην Ιαπωνία, την Κίνα, την
Τουρκία, την Ελλάδα, τη Φινλανδία, την Πολωνία, τη Μεγάλη Βρετανία και την
Ισπανία. Περισσότεροι από 25 αστρονόμοι από 10 χώρες συμμετείχαν στην
εκστρατεία.
Δύο σημεία αξίζουν μια ειδική αναφορά: κατ' αρχάς, ότι όλα τα τηλεσκόπια
που εμπλέκονται θεωρούνται "μικρού" ανοίγματος (μόνο δύο από
αυτά ήταν
διαμέτρου κοντά στα 2,5 μέτρα), και δεύτερον, ότι αρκετοί βασικοί
συμμετέχοντες ήταν ερασιτέχνες αστρονόμοι που δουλεύουν με τα τηλεσκόπιά
τους.
Το παρατηρητήριο Alto Calar συμμετείχε στις παρατηρητικές εκστρατείες με
το τηλεσκόπιο των 2,2 μέτρων του, εξοπλισμένο με το όργανο CAFOS, για να
εκτελέσει τις φωτομετρικές και πολωσιμετρικές παρατηρήσεις. Τα πολωσιμετρικά στοιχεία ήταν κρίσιμα
γιατί μπορούν να επιβεβαιώσουν τα συμπεράσματα της
μελέτης.
Το μοντέλο της δυαδικής μαύρης τρύπας που αναπτύχθηκε από τον Valtonen και
τους συνεργάτες του προβλέπει ένα νέο ξέσπασμα ακτινοβολίας του κβάζαρ OJ 287
το 2016. Δεν υπάρχει καμία αμφιβολία ότι πολλά τηλεσκόπια θα κοιτάξουν στη
μεριά του Καρκίνου γύρω από τις προβλεφθείσες ημερομηνίες εκείνης της
χρονιάς.
|
