Ένας νέος τρόπος για να ζυγίσουμε τις γιγάντιες μαύρες τρύπες

Πηγή: PhysOrg, 16 Ιουλίου 2008

Πώς ζυγίζονται οι μεγαλύτερες μαύρες τρύπες στο σύμπαν; Τελευταία δόθηκε μια απάντηση που προέρχεται από μια εντελώς νέα και ανεξάρτητη τεχνική που έχουν αναπτύξει αστρονόμοι χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Παρατηρητήριο Chandra των ακτίνων-Χ της NASA.

Μετρώντας την κορυφαία θερμοκρασία του θερμού αερίου στο κέντρο του γιγάντιου ελλειπτικού γαλαξία NGC 4649, οι επιστήμονες έχουν προσδιορίσει τη μάζα της υπερβαρέας μαύρης τρύπας  του γαλαξία. Η μέθοδος αυτή που εφαρμόστηκε για πρώτη φορά, δίνει αποτελέσματα που συμβαδίζουν με την παραδοσιακή τεχνική.

Μια σύνθετη εικόνα από το Παρατηρητήριο των ακτίνων-Χ Chandra της NASA (σε μωβ) και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (σε μπλε) δείχνει τον τεράστιο ελλειπτικό γαλαξία NGC 4649. Εφαρμόζοντας μια νέα τεχνική, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τα δεδομένα του Chandra για να μετρήσουν τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του. Έτσι βρήκαν πως η μάζα του είναι περίπου 3.4 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου. Η τιμή με αυτή την τεχνική των ακτίνων-Χ είναι συνεπής με μια πιο παραδοσιακή μέθοδο, που χρησιμοποιεί τις κινήσεις των άστρων κοντά στη μαύρη τρύπα. Ο γαλαξίας NGC 4649 είναι πλέον ένας από μια χούφτα γαλαξιών του οποίου μετρήθηκε η μάζα της υπερβαρέας μαύρης τρύπας με δύο διαφορετικές μεθόδους.

Οι αστρονόμοι αναζητούν διαφορετικούς, ανεξάρτητους τρόπους να ζυγίσουν με ακρίβεια τις μεγαλύτερες υπερβαρέες μαύρες τρύπες, δηλαδή εκείνες που έχουν μάζα δισεκατομμύρια φορές περισσότερη από τον Ήλιο. Μέχρι τώρα, οι μέθοδοι βασίζονταν στις παρατηρήσεις των κινήσεων των αστεριών ή του αερίου στο δίσκο συσσώρευσης, κοντά σε τέτοιες μεγάλες μαύρες τρύπες.

"Είναι ένα τρομερά σημαντικό έργο δεδομένου ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι και απατηλές, και υπάρχουν μόνο δυο τρόποι για να ζυγίζονται με ακρίβεια", λέει ο Philip Humphrey του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Irvine, που καθοδήγησε τη μελέτη. "Είναι καθησυχαστικό το γεγονός ότι δύο πολύ διαφορετικοί τρόποι για τη μέτρηση της μάζας της μαύρης τρύπας δίνουν παρόμοιες απαντήσεις".

Η νέα τεχνική που εκμεταλλεύεται την βαρυτική επίδραση της μαύρης τρύπας πάνω στο καυτό αέριο κοντά στο κέντρο του γαλαξία. Καθώς το αέριο κινείται προς τη μαύρη τρύπα, συμπιέζεται και θερμαίνεται. Αυτό προκαλεί και την απότομη ανύψωση της θερμοκρασίας των αερίων σχεδόν κοντά στο κέντρο του γαλαξία. Όσο περισσότερη είναι η μάζα της μαύρης τρύπας, τόσο μεγαλύτερη είναι και η μέγιστη θερμοκρασία που διαπιστώθηκε από το Chandra.

Το αποτέλεσμα αυτό είχε προβλεφθεί από δύο άλλους επιστήμονες που υπογράφουν την δημοσίευση - τον Fabrizio Brighenti από το Πανεπιστήμιο της Μπολόνια και τον William Mathews από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στη Σάντα Κρουζ - σχεδόν 10 χρόνια πριν, αλλά τώρα είναι η πρώτη φορά που έχει δημοσιευτεί. 

Η μαύρη τρύπα στον γαλαξία NGC 4649 βρίσκεται σε μια κατάσταση όπου δεν φαίνεται να έλκει γρήγορα το αέριο υλικό προς τον ορίζοντα γεγονότων, και δεν δημιουργεί πλούσιο φως, καθώς μεγαλώνει. Έτσι, πρέπει να μελετηθεί πιο έμμεσα η παρουσία και η μάζα της κεντρικής μαύρης τρύπας, από την παρακολούθηση των επιπτώσεών της πάνω στα αστέρια και το φυσικό αέριο που την περιβάλλουν. Δηλαδή αυτή η τεχνική είναι κατάλληλη για μαύρες τρύπες σ 'αυτήν την κατάσταση.

"Οι θηριώδεις μαύρες τρύπες, όπως αυτή, δείχνουν θεαματικό φως στο μακρινό, πρώιμο σύμπαν, αλλά όχι στο τοπικό σύμπαν", σχολιάζει ο Humphrey. "Έτσι, δεν μπορούμε να περιμένουμε να εφαρμοστεί η νέα μέθοδος σε άλλες κοντινούς μας γαλαξίες, που φιλοξενούν τέτοιες απαρατήρητες μαύρες τρύπες".