Οι μαύρες τρύπες όχι μόνο καταπίνουν, αλλά και περιστρέφονται

Από το δίκτυο 1-Μαϊου-2001

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. Οι παρατηρήσεις αυτές, που παρουσιάστηκαν σε συνέδριο της American Physical Society στην Ουάσιγκτον, 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 παρουσιάστηκε στο συνέδριο για πρώτη φορά μια μαύρη τρύπα η οποία στροβιλίζεται σαν σβούρα κάνοντας 27.000 στροφές το λεπτό, 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 οι μαύρες τρύπες επίσης το κάνουν.

''Σχεδόν όλα τα αστρικά αντικείμενα, όπως οι πλανήτες, τα άστρα και οι γαλαξίες, στροβιλίζονται '', λέει ο Tod Strohmayer από το διαστημικό κέντρο Goddard της NASA, που έκανε την ανακάλυψη. ''Αλλά είναι δύσκολο να παρατηρήσει κανείς ότι οι μαύρες τρύπες στροβιλίζονται. Μπορούμε όμως να παρατηρήσουμε το φως που εκπέμπεται από την ύλη που βυθίζεται μέσα στη μαύρη τρύπα. Η ύλη κτυπά ξέφρενα γύρω από τη μαύρη τρύπα προτού να χαθεί για πάντα''.

Μια μέτρηση του spin θα είναι υψηλής σπουδαιότητας, επειδή οι εξισώσεις του Einstein της γενικής σχετικότητας προβλέπουν πως μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, θα κυρτώνει τον χώρο γύρω της με ένα τρόπο διαφορετικό από μια που δεν περιστρέφεται. Αυτή η διαφορά θα μπορεί να αλλάξει τον τρόπο που η ύλη κινείται, επιτρέποντας σε αυτήν να προσεγγίσει πιό πολύ προς το κέντρο της μαύρης τρύπας πριν εξαφανιστεί για πάντα μέσα στον βαρυτικό εναγκαλισμό της.

Ο Dr. Dimitrios Psaltis, ένας αστροφυσικός στο ΜΙΤ (Massachusetts Institute of Technology), είπε πως η μάζα της μαύρης τρύπας, που είναι τοποθετημένη στον αστερισμό του Σκορπιού, ήταν γνωστό πως είχε περίπου επτά φορές τη μάζα του Ήλιου μας.

"Γνωρίζοντας τη μάζα της μαύρης τρύπας, " είπε ο Dr. Psaltis "και την υψηλή συχνότητα περιστροφής, μπορείς να βρείς αν η μαύρη τρύπα περιστρέφεται." Επίσης είπε πως αυτή η ανακάλυψη θα μπορεί να βοηθήσει τους θεωρητικούς να επανεξετάσουν τις πιθανές αιτίες των ταλαντώσεων που έχουν ανακαλύψει γύρω από άστρα νετρονίων.

Ο Strohmayer παρατήρησε ότι η μαύρη τρύπα, με μάζα επτά φορές τη μάζα του ήλιου, ήταν τύπου μικροκβάζαρ, που στροβιλίζεται γύρω από τον εαυτό της κάνοντας 27.000 στροφές το λεπτό και εκπέμποντας ακτίνες Χ που ονομάζονται ημιπεριοδικές ταλαντώσεις (QPOs).
Ο Strohmayer κατέγραψε δύο τέτοιες ταλαντώσεις, μία σε συχνότητα 300Hz και μια σε συχνότητα 450Hz. Μέχρι τώρα, ακτινοβολία Χ είχε παρατηρηθεί σε στροβιλιζόμενους αστέρες νετρονίων - μικρά πυκνά αστρικά αντικείμενα που μπορούν να περιστρέφονται στο διάστημα. ''Η μόνη αιτία που εξηγεί τις ταλαντώσεις της μαύρης τρύπας GRO J1655-40 στα 450Hz είναι η περιστροφή'', σημειώνει ο Tod Strohmayer.
Ενα μικροκβάζαρ είναι μια ατελής μαύρη τρύπα που ωθεί την ύλη στους πόλους της. Ο στροβιλισμός επιτρέπει στην ύλη να περιστρέφεται πιο κοντά στη μαύρη τρύπα.

Η ανακάλυψη του Strohmayer καταγράφει για πρώτη φορά ένα ζεύγος ταλαντώσεων QPOs από μια μαύρη τρύπα, κάτι που είναι σύνηθες σε αστέρες νετρονίων και πιστεύεται ότι είναι αποτέλεσμα της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από τη σταθερή επιφάνειά τους. Ο στροβιλισμός της μαύρης τρύπας θα μπορούσε να προκληθεί από τη στροφορμή του αστέρα που τη δημιούργησε, σύμφωνα με τον Strohmayer, ειδικά αν αυτός είναι ένας στροβιλιζόμενος αστέρας νετρονίων.

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 ούτε τη διαφυγή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.  Έτσι οι αστρονόμοι έχουν επικεντρωθεί στην παρατήρηση του υλικού ακριβώς καθώς αυτό εισέρχεται στην τρύπα.

Το υλικό είναι γνωστό πως στροβιλίζεται γύρω από το 'στόμα' της μαύρης τρύπας πρίν εξαφανιστεί, ακριβώς όπως στροβιλίζεται το νερό γύρω από έναν αγωγό.

Αλλά τώρα οι αστρονόμοι στο κέντρο διαστημικής πτήσης Goddard της NASA, έξω από την Ουάσιγκτον, έχουν βρεί ίχνη στην ακτινοβολία των ακτίνων X, που προηγουμένως είχε παρατηρηθεί μόνο στην περιστροφή αστέρων  νετρονίων, τα μικρά πολύ πυκνά αντικείμενα που μπορούν να στροβιλίζονται στο διάστημα.