Ανασκόπηση παρατηρήσεων μαύρων τρυπών κατά το 2001

Αρθρο Δεκέμβριος 2001

Πολλά αστρονομικά γεγονότα βασισμένα σε μαύρες τρύπες είδαν το φως της δημοσιότητας κατά το 2001. Μερικά από αυτά ήταν τα εξής:

ΜΙΑ ΑΜΕΣΗ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΜΑΥΡΗΣ ΤΡΥΠΑΣ

Κανένας δεν έχει δει πάντα τι συμβαίνει σε ένα κομμάτι της ύλης που στροβιλίζεται στον ορίζοντα γεγονότος, όπως το νερό σε μια καταβόθρα. Το μυστικό ήταν καλά φυλαγμένο την περασμένη δεκαετία.

Τώρα όμως ο Joseph Dolan της NASA και οι συνάδελφοί του στο Kέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard χρησιμοποίησαν τον Hubble για να εξετάσουν τι συνέβη στους παλμούς του υπεριώδους φωτός (UV) που παράγονται από τις φυσαλίδες του καυτού αερίου καθώς αυτές στροβιλίζονται γύρω από ένα μεγάλο, ογκώδες ουράνιο αντικείμενο που αποκαλείται Cygnus XR-1.

Οι παλμοί UV εξασθένισαν ομαλά καθώς έφτασαν πιό κοντά στο αντικείμενο Cygnus και τότε χάθηκαν μονομιάς. Εάν το αντικείμενο ήταν οτιδήποτε άλλο εκτός από μια μαύρη τρύπα -- λόγου χάριν ένα λεπτό άστρο νετρονίων που ξέφυγε από μια αστρική έκρηξη -- οι παλμοί πιθανώς θα είχαν λάμψει καθώς το αέριο θα ερχόταν σε επαφή με τον Cygnus.

ΣΥΣΤΗΜΑ ΡΑΔΙΟ-ΠΑΛΣΑΡ-ΜΑΥΡΗΣ ΤΡΥΠΑΣ

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν τον Ιανουάριο του 2001, ένα ραδιο-πάλσαρ, που συνοδεύεται από ένα αντικείμενο τουλάχιστον 11 φορές μεγαλύτερο από τον Ήλιο. Πρόκειται για το βαρύτερο συνοδευτικό σώμα που ανακαλύφθηκε ποτέ. Η ακριβής ταυτότητά του παραμένει ακαθόριστη καθώς θα μπορούσε να είναι ένα μπλε άστρο με μεγάλη ποσότητα υλικών ή ακόμη και μία μαύρη τρύπα. Σε μία τέτοια περίπτωση θα ήταν το πρώτο δυαδικό σύστημα πάλσαρ με μαύρη τρύπα, το πρώτο φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας. Το πάλσαρ βρίσκεται κοντά στο κέντρο του Γαλαξία σε απόσταση 36.000 ετών φωτός από τη Γη, σε μία περιοχή που δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν οπτικές παρατηρήσεις. Οι αστρονόμοι υπολογίζουν ότι ένα άστρο νετρονίων στα 1000 πρέπει να συνοδεύεται από μία μαύρη τρύπα.

ΟΙ ΓΑΛΑΞΙΕΣ ΠΑΝΤΑ ΣΥΝΥΠΑΡΧΟΥΝ ΜΕ ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ

Oι γαλαξίες και οι μαύρες τρύπες έχουν άμεση σχέση μεταξύ τους καθώς σχεδόν πάντα συνυπάρχουν. Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξαν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μίτσιγκαν όταν ανακάλυψαν, τον Μάρτιο του 2001, γιγάντιες Μαύρες Τρύπες στον πυρήνα των 29 από τους 30 γαλαξίες, που μελέτησαν στη διάρκεια των τελευταίων 10 χρόνων.   Η ακτινοβολία και τα υψηλής ενέργειας σωματίδια, που παράγονται από το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας, ήταν η βασική πηγή ενέργειας στο σχηματισμό νέων άστρων στους πρωτογαλαξίες. Οι γιγάντιες μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών είναι τα απομεινάρια πανίσχυρων κβάζαρ.

ΣΤΙΣ ΑΠΑΡΧΕΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ, ΚΥΡΙΑΡΧΟΥΣΑΝ ΟΙ ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ
Το διαστημικό παρατηρητήριο Chandra τον Μάρτιο του 2001, έγινε η πιο μακρινή καταγραφή ακτίνων-Χ, που πραγματοποιήθηκε στην κατεύθυνση του νότιου αστερισμού Κάμινος,  που μας αποκαλύπτει ότι γιγάντιες μαύρες τρύπες κυριαρχούσαν κάποτε στο Σύμπαν, όταν αυτό είχε ηλικία περίπου δύο δισεκατομμυρίων ετών.

Κάθε μια από τις πανίσχυρες αυτές μαύρες τρύπες περιείχε μέχρι και ένα δισεκατομμύριο φορές περισσότερα υλικά από όσα διαθέτει ο Ήλιος.

ΤΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΘΗΚΑΝ ΠΡΩΤΑ ΟΙ ΓΑΛΑΞΙΕΣ Ή ΟΙ ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ

Ένα γνωστό ερώτημα της Αστρονομίας είναι αν σχηματίστηκαν πρώτα οι γαλαξίες ή οι γιγαντίεες μαύρες τρύπες στον πυρήνα τους. Για να απαντήσουν το ερώτημα αυτό οι επιστήμονες χρειάζονται ισχυρότερα όργανα ακόμη και από το υπάρχον Διαστημικό Παρατηρητήριο Ακτίνων ΧMM-Newton της ESA, το οποίο συλλέγει ακτινοβολία-Χ από το 1999.

Έτσι ανακοινώθηκε τον Απρίλιο του 2001, ότι η ESA, σε συνεργασία με Πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα στην Αμερική και στην Ιαπωνία ετοιμάζει μία νέα αποστολή που έχει ονομαστεί XEUS. Ο σκοπός της αποστολής αυτής αφορά στην έρευνα για το ποια αντικείμενα σχηματίστηκαν πρώτα στο Σύμπαν, δηλαδή οι γαλαξίες ή οι μαύρες τρύπες.

ΟΙ ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ ΟΧΙ ΜΟΝΟ ΚΑΤΑΠΙΝΟΥΝ, ΑΛΛΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΣΤΡΕΦΟΝΤΑΙ

Οι μαύρες τρύπες, τα πιό αδηφάγα αντικείμενα στο διάστημα, μπορούν επίσης να περιστραφούν καθώς καταπίνουν την ύλη που βρίσκεται γύρω τους, ανακάλυψαν επιστήμονες της NASA για πρώτη φορά και ανακοίνωσαν τον Απρίλιο του 2001. Οι παρατηρήσεις αυτές, έγιναν στη μαύρη τρύπα GRO J1655-40 που βρίσκεται 10.000 έτη φωτός από τη Γη, με τη βοήθεια του δορυφόρου Rossi X-Ray Timing Explorer που εκτοξεύτηκε το 1995. Ετσι η τρύπα αυτή η οποία στροβιλίζεται σαν σβούρα κάνοντας 27.000 στροφές το λεπτό, είναι έτοιμη να ''καταβροχθίσει'' ένα γειτονικό άστρο, παραμορφώνοντας το χωροχρόνο. Τα περισσότερα κοσμικά αντικείμενα -- πλανήτες, αστέρια, γαλαξίες -- περιστρέφονται, αλλά είναι η πρώτη φορά που αστρονόμοι έχουν βρεί στοιχεία, ότι και οι μαύρες τρύπες επίσης το κάνουν.

ΝΕΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΙΣ ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ

Πάλι με το διαστημικό παρατηρητήριο Chandra, τον Μάϊο του 2001,   ερευνώντας ένα μεγάλο γαλαξία στον αστερισμό Διαβήτης, για πρώτη φορά παρατήρησε, πως η κεντρική μαύρη τρύπα αλλά και μερικές άλλες μικρότερες, στους βραχίονες αυτού του γαλαξία,   είχε μια περιοδική μεταβλητότητα στις ακτίνες-Χ,  έξω από την Τοπική μας Ομάδα γαλαξιών. Η ένταση των ακτίνων-Χ άλλαζε κάθε 7.5 ώρες.
Τα στοιχεία δείχνουν ότι πίσω από το φαινόμενο αυτό κρύβεται μία γιγάντια μαύρη τρύπα με μάζα 50 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο. Ο γαλαξίας Διαβήτης βρίσκεται σε απόσταση 13 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

ΚΙ ΕΝΑΣ ΓΑΛΑΞΙΑΣ ΧΩΡΙΣ ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΑΥΡΗ ΤΡΥΠΑ

Toν Αύγουστο του 2001, αστρονόμοι του Πανεπιστημίου Rutgers στις ΗΠΑ, ανακάλυψαν τον πρώτο γαλαξία χωρίς τη συνηθισμένη γιγάντια μαύρη τρύπα στον πυρήνα του. Με τη βοήθεια του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble παρατήρησαν το γαλαξία Μ33, έναν από τους σχετικά κοντινούς γαλαξίες, σε απόσταση 3 εκατομμυρίων ετών φωτός.

Σε κάθε γαλαξία έχουν βρεθεί υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που το περιεχόμενό τους κυμαίνεται από μερικά εκατομμύρια μέχρι μερικά δισεκατομμύρια φορές το μέγεθος του Ηλίου και πιστεύεται ότι σχηματίστηκαν από τεράστια νέφη αερίων ή από την κατάρρευση αστρικών σμηνών. Ο Γαλαξίας μας διαθέτει μία από τις μικρότερες κεντρικές μαύρες τρύπες με περιεχόμενο 3 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών.

ΜΑΥΡΗ ΤΡΥΠΑ ΔΙΝΕΙ ΣΗΜΑΔΙΑ ΣΤΟ ΚΕΝΤΡΟ ΤΟΥ ΓΑΛΑΞΙΑ ΜΑΣ

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.

ΜΙΑ ΠΕΡΙΠΛΑΝΟΜΕΝΗ ΜΑΥΡΗ ΤΡΥΠΑ

Ανακαλύφθηκε πως μία μαύρη τρύπα περιπλανιέται με μεγάλη ταχύτητα στα πέρατα του Γαλαξία μας. Για πρώτη φορά, Σεπτέμβριος 2001, οι αστρονόμοι κατόρθωσαν να μετρήσουν τις κινήσεις μίας μαύρης τρύπας στο διαστημικό κενό. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, το αντικείμενο αυτό έχει ηλικία επτά  δισεκατομμυρίων ετών, ενώ η ταχύτητά του φθάνει τα 145 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο σε σχέση με τη Γη. Η προέλευσή της ανάγεται σε ένα από τις εκατοντάδες χιλιάδες υπερμεγέθη άστρα, τα οποία σχηματίστηκαν στο πρώτο στάδιο της ζωής του Γαλαξία μας. Διαπιστώθηκε επίσης ότι διαθέτει ένα συνοδευτικό άστρο από το οποίο τροφοδοτείται. Η πορεία της είναι απρόβλεπτη. 

ΟΙ ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ ΠΑΡΑΓΟΥΝ ΑΚΤΙΝΕΣ ΓΑΜΜΑ

Οι αστροφυσικοί έχουν διαμορφώσει διάφορες θεωρίες για να εξηγήσουν το φαινόμενο των εκρήξεων ακτίνων γάμα. Οι σύντομες αλλά πανίσχυρες αυτές εκρήξεις εμφανίζονται παντού, αλλά η πηγή τους παραμένει αμφιλεγόμενη. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, Σεπτέμβριος 2001, οι εκρήξεις ακτίνων γάμα οφείλονται στον σχηματισμό των μαύρων τρυπών. Καθώς ένα γιγάντιο άστρο καταρρέει και σχηματίζει μία μαύρη τρύπα, δημιουργείται ένα ισχυρότατο ηλεκτρικό πεδίο. Αυτή η ενέργεια μετατρέπεται αστραπιαία σε ηλεκτρόνια ύλης και αντι-ύλης. Τα αντίθετα ηλεκτρόνια συγκρούονται παράγοντας ένα τεράστιο παλμό ενέργειας που κινείται προς τα έξω με την ταχύτητα σχεδόν του φωτός. Η ενέργεια αυτή συγκρούεται με υλικά, που έχουν απομείνει από το αρχικό άστρο, και τα θερμαίνει σε δισεκατομμύρια βαθμούς. Τα υπέρθερμα υλικά διαστέλλονται και παράγουν εκρήξεις ακτίνων-γ.

ΜΑΥΡΗ ΤΡΥΠΑ ΕΚΛΥΕΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΕΡΙΣΤΡΕΦΟΜΕΝΗ

Επιστήμονες για πρώτη φορά, τον Οκτώβριο του 2001, είδαν ενέργεια να εκλύεται από μια μαύρη τρύπα. Η εξήγηση που δίνουν δύο επιστήμονες με μια θεωρία τους, εδώ και 25 χρόνια, είναι ότι η περιστροφική ενέργεια θα μπορούσε να 'δραπετεύσει' από μια μαύρη τρύπα, όταν αυτή βρίσκεται μέσα σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, που ασκεί μια επίδραση επιβράδυνσης στην περιστροφή της. Αυτή η θεωρία ταιριάζει με τους φυσικούς νόμους της θερμοδυναμικής, που δηλώνουν ότι η ενέργεια που εκπέμπεται πρέπει να απορροφηθεί από το περιβάλλον αέριο. Η μαύρη τρύπα στο κέντρο αυτού του γαλαξία, φαίνεται ότι περιστρέφεται με πολύ μεγάλη ταχύτητα. Εξ αιτίας της περιστροφής της γύρω από αυτήν σχηματίζονται μαγνητικά πεδία των οποίων η ένταση γίνεται τόσο μεγαλύτερη όσο πιο γρήγορη γίνεται η περιστροφή. Όπως λοιπόν μια ηλεκτρική γεννήτρια, αυτή η μαύρη τρύπα περιστρέφεται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο και προσφέρει ενέργεια προς το περιβάλλον, προς το χαοτικό αέριο που βρίσκεται γύρω της, στα ενδότερα μέρη του δίσκου προσαύξησης, κάνοντας έτσι το αέριο -- που ήδη είναι καυτό λόγω της βαρυτικής κατάρρευσης -- ακόμη πιό θερμό και φωτεινότερες τις ακτίνες-X.

ΟΙ ΑΣΤΡΟΝΟΜΟΙ ΒΡΙΣΚΟΥΝ ΟΓΚΩΔΗ ΜΑΥΡΗ ΤΡΥΠΑ ΣΤΟΝ ΓΑΛΑΞΙΑ ΜΑΣ

Οι αστρονόμοι έχουν υπολογίσει τη μάζα της βαρύτερης αστρικής μαύρης τρύπας στο γαλαξία μας, το Νοέμβριο του 2001, σε μια ανακάλυψη που βάζει σε αμφιβολία αν είναι σωστή, η αποδεκτή μέχρι τώρα θεωρία για το πώς διαμορφώνονται και συμπεριφέρονται τέτοια αντικείμενα. Επιστήμονες στο Αστροφυσικό Ιδρυμα στο Πότσνταμ, τη Γερμανία, και το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο στη Χιλή, είπαν ότι η τεράστια μαύρη τρύπα έχει 14 φορές περισσότερη μάζα από τον ήλιο και είναι σε έναν απομακρυσμένο τομέα του Γαλαξία μας, σχεδόν 40.000 έτη φωτός μακριά. Η μαύρη τρύπα και το αστέρι, από το οποίο σιγά-σιγά φεύγει αστρικό ύλικό και αέρια προς την μαύρη τρύπα, που περιστρέφεται γύρω από αυτήν, είναι το αστρικό σύστημα που αποκαλείται GRS1915+105.

Η ΓΑΛΑΞΙΑΚΗ ΥΛΗ ΜΑΣ ΒΟΗΘΑΕΙ ΝΑ ΖΥΓΙΣΟΥΜΕ ΜΙΑ ΜΑΥΡΗ ΤΡΥΠΑ

Οι πελώριες μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι υπάρχουν στην καρδιά κάθε γαλαξία, αλλά είναι περίπλοκος και χρονοβόρος ο υπολογισμός των μαζών τους με τις υπάρχουσες τεχνικές. Τώρα αυτό τείνει ν' αλλάξει μετά την ανακάλυψη ότι η μάζα μιας μαύρης τρύπας σχετίζεται με την συγκέντρωση των άστρων στο γαλαξία που την φιλοξενεί. Σύμφωνα με τον Alister Graham και τους συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής στην Tenerife των Καναρίων Νησιών, οι αστρονόμοι θα μπορούν να υπολογίζουν τις μάζες χιλιάδων μαύρων οπών γρήγορα και με ακρίβεια από τις απεικονίσεις ολοκλήρων των γαλαξιών. Οι πολύ μεγάλης μάζας μαύρες τρύπες είναι μεταξύ ενός εκατομμυρίου και χιλίων εκατομμυρίων ηλιακών μαζών, και σχεδόν κάθε γαλαξίας θεωρείται ότι φιλοξενεί κάποια από αυτές. Αυτό σημαίνει ότι κάθε θεωρία γαλαξιακής εξέλιξης πρέπει να προβλέπει το σχηματισμό μαύρων οπών και αντίστροφα.