Βρέθηκε χαμένος 'κρίκος' στις μαύρες οπές

Από σελίδα του BBC, 19 Σεπτεμβρίου 2002

Καλλιτεχνική μορφή μιας μαύρης οπής σε ένα σφαιρωτό σμήνος

Μια έρευνα για μαύρες οπές σε σφαιρωτό σμήνη αστέρων από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (HST) έχει βοηθήσει στο να κατορθώσουμε να παρατηρήσουμε με ποιο τρόπο  σχηματίζονται οι μαύρες οπές.

Τα σφαιρωτά σμήνη άστρων περιέχουν τα παλαιότερα αστέρια στο Σύμπαν, και αν αυτά περιέχουν μαύρες οπές τώρα, το πιο πιθανότερο είναι να είχαν μαύρες οπές όταν  σχηματίσθηκαν αρχικά.

"Τα ευρήματα θα μας εξηγήσουν αναλυτικά για το σχηματισμό των σμηνών των άστρων και των μαύρων οπών στο αρχικό Σύμπαν ", λέει ο Roeland Van Der Marel του Επιστημονικού Ινστιτούτου του Διαστημικού Τηλεσκοπίου. "Οι μαύρες οπές είναι ακόμη πιο συνηθισμένο φαινόμενο στο Σύμπαν από ό,τι προηγουμένως θεωρούσαμε", προσθέτει.

Τα κοσμικά τούβλα των υπερμεγεθών μαύρων οπών

Οι μαύρες οπές που βρίσκονται στα σφαιρωτά σμήνη μπορεί να φτιάχνουν ένα κρίκο μεταξύ των αστρικών μαζών από τη μια και των υπερμεγεθών μαύρων οπών από την άλλη, που βρίσκονται στους γαλαξίες.

"Όχι μόνο μαθαίνουμε για το σχηματισμό των μαύρων οπών αλλά τα νέα δεδομένα από τον Hubble μας βοηθούν να συνδέσουμε τα σφαιρωτά σμήνη με τους γαλαξίες, παρέχοντας πληροφορίες σε ένα από τα πιο σπουδαία άλυτα προβλήματα στην αστρονομία σήμερα: πως σχηματίζονται οι γαλαξίες στο Σύμπαν", λέει ο Michael Rich του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας.

Δεξιά: Το σφαιρικό σμήνος G1.
Τα σφαιρωτά σμήνη των αστέρων, αντίθετα από τα ανοικτά σμήνη που είναι χαλαρές συγκεντρώσεις αστέρων, είναι πυκνές συγκεντρώσεις αστέρων που παρουσιάζουν σφαιρική συμμετρία και περιλαμβάνουν χιλιάδες αστέρια. Η συγκέντρωση στο κέντρο των σφαιρικών σμηνών είναι τόσο μεγάλη, που φαίνεται σαν συμπαγές. Τα πιο διάσημα σφαιρωτά σμήνη είναι του Ηρακλή και του Κενταύρου, ενώ ανοικτά είναι οι Πλειάδες (Πούλια) και οι Υάδες.

Κατανοώντας ένα τέτοιο κρίκο είναι σπουδαίο για τους αστρονόμους επειδή μπορεί να μας δώσει ενδείξεις για το πως οι υπερμεγέθεις μαύρες οπές σχηματίσθηκαν στους γαλαξίες.

Ένα ανεξήγητο γεγονός είναοι ότι οι η μάζα των μαύρων οπών σχετίζεται με τη μάζα του αστρικού περιβάλλοντος που βρίσκεται. Γι' αυτό και οι υπερμεγέθεις μαύρες οπές βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών.

Οι νεοευρεθείσες μαύρες οπές στα σφαιρωτά σμήνη, που έχουν 100.000 φορές λιγότερη μάζα από όσο ένας γαλαξίας, επίσης υπακούουν σε αυτή τη τάση. Οι αστρονόμοι πιστεύουν πως κάποια άγνωστη διαδικασία κρατάει μια μαύρη οπή στη θέση της με ένα κυρίαρχο, βασικό τρόπο.

"Οι μαύρες οπές με ενδιάμεση μάζα που βρέθηκαν τώρα στα σφαιρωτά σμήνη μπορεί να είναι  τα κοσμικά τούβλα με τα οποία φτιάχνονται οι  υπερμεγέθεις μαύρες οπές που διαμένουν στα κέντρα των περισσοτέρων γαλαξιών", λέει ο Karl Gebhardt του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Ώστιν.

Δύο επικρατούσες θεωρίες

Ο Dr Van Der Marel καθοδηγεί το τημ που ανακάλυψε μια μαύρη οπή στο κέντρο του σφαιρωτού αστρικού σμήνους M15, που είναι 32.000 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Πήγασου. Έχει μάζα περίπου 4.000 φορές περισσότερη από τον Ήλιο μας.

Σε μια ξεχωριστή σειρά παρατηρήσεων βρέθηκε μια μαύρη οπή 20.000 ηλιακών μαζών στο γιγαντιαίο σφαιρωτό σμήνος G1, που βρίσκεται 70 φορές πιο μακριά.

Αντιθέτως, με τις αστρικές μαύρες οπές (από κατάρρευση άστρων) με μάζα λίγες φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ήλιου μας, οι μαύρες οπές στα κέντρα των γαλαξιών  μπορεί να είναι εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερης μάζας από τον ήλιο μας.

"Υπάρχουν δύο θεωρίες για το σχηματισμό των μαύρων οπών", λέει ο Dr Gebhardt.

"Μπορεί να φτιαχτεί μια μαύρη οπή μονομιάς, όταν ο γαλαξίας σχηματίζεται, ρίχνοντας αρκετή ύλη στο μέσον του, ή να μπορεί να ξεκινήσει με μια μικρή μαύρη οπή σαν σπόρος, που διαδοχικά αυξάνει με το χρόνο.

"Τα παρατηρησιακά δεδομένα προσανατολίζονται με την ιδέα πως ξεκινούν οι μαύρες οπές με μια μικρή μαύρη οπή σαν σπόρος".