Αστρονόμοι ανιχνεύουν πλάσμα σε μαύρη τρύπα

Από σελίδα του Πανεπιστημίου Λος Άντζελες, 8 Σεπτεμβρίου 2003

Οι αστρονόμοι του UCLA ανέφεραν ότι έχουν ανιχνεύσει εντυπωσιακά θυελλώδεις συνθήκες από καυτό πλάσμα που πέφτει σε μια τεράστια μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας, 26.000 έτη φωτός μακριά. Αυτή η ανίχνευση του καυτού πλάσματος είναι η πρώτη που γίνεται στο υπέρυθρο 3.8 micron, όπου εκπέμπεται η περισσότερη από την ενέργεια του πλάσματος, και έγινε χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο των 10 m Keck ΙΙ στο παρατηρητήριο Keck πάνω στο Mauna Kea στη Χαβάη.

Το πλάσμα είναι ένα καυτό, ιονισμένο, υλικό σαν αέριο, η τέταρτη κατάσταση της ύλης, ευδιάκριτη από τα στερεά, τα υγρά και τα αέρια. Θεωρείται ότι το πλάσμα αποτελεί περισσότερο από το 99% του ορατού κόσμου, συμπεριλαμβανομένων των αστεριών, τους γαλαξίες και την τεράστια πλειοψηφία του ηλιακού συστήματος.

"Οι προηγούμενες παρατηρήσεις στα ράδιο και ακτίνων-X μήκη κύματος πρότειναν ότι η μαύρη τρύπα τρέφεται με ένα ήρεμο ρεύμα πλάσματος το οποίο είναι θυελλώδες μόνο στο 2% του χρόνου," λέει η Andrea Ghez, καθηγήτρια της φυσικής και της αστρονομίας στο UCLA, που καθοδηγούσε την ερευνητική ομάδα. "Η υπέρυθρη ανίχνευσή μας εμφανίζει για πρώτη φορά ότι η μαύρη τρύπα τρέφεται με πλάσμα σε θυελλώδη κατάσταση σχεδόν συνεχώς."

"Είναι μια πραγματική σημαντική ανακάλυψη," αναφέρει ο Mark Morris, ένας καθηγητής της φυσικής και της αστρονομίας στο UCLA, ο οποίος συνεργάστηκε με την Ghez. "Στην υπέρυθρη περιοχή βλέπουμε ακριβώς με τι τρέφεται  η μαύρη τρύπα. Στις υπέρυθρες ακτίνες, τα βλέπουμε όλα."

"Ένα από τα μεγάλα μυστήρια στις μελέτες της μαύρης οπής στο κέντρο του Γαλαξία μας είναι γιατί το περιβάλλον αέριο εκπέμπει τόσο λίγο φως αν τη συγκρίνουμε με τις μαύρες τρύπες στο κέντρο άλλων γαλαξιών", εξηγεί η Ghez. "Έχουμε όμως τώρα ένα εντελώς νέο τρόπο για να μελετήσουμε το υλικό που πέφτει μέσα στη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία."

"Στις υπέρυθρες ακτίνες υπάρχουν ψεύτικες ανιχνεύσεις," εξηγεί η Ghez. "Στα μικρά μήκη κύματος, υπάρχουν πολλές δυσκολίες επειδή υπάρχουν πάρα πολλά αστέρια. Στην περιοχή των μέσων υπέρυθρων ακτίνων, υπάρχει δυσκολία επειδή υπάρχει πάρα πολλή σκόνη στο κέντρο του Γαλαξία. Η παρατήρησή μας ήταν επιτυχής επειδή έγινε μεταξύ αυτών των δύο προβληματικών περιοχών με ένα προσαρμοστικό σύστημα οπτικής. Αυτός ο τύπος παρατήρησης μπόρεσε να επιτευχθεί μόνο πέρυσι."

"Σημαντικό είναι ότι όχι μόνο ανιχνεύσαμε το πλάσμα, αλλά ότι ποικίλλει εντυπωσιακά σε ένταση από βδομάδα σε βδομάδα, καθημερινώς, και ακόμα και μέσα σε μια μόνο ώρα. Είναι σαν παρατηρούμε την αναπνοή της μαύρης τρύπας."

Οι μαύρες τρύπες είναι καταρρέοντα αστέρια τόσο πυκνά που τίποτα δεν μπορεί να δραπετεύσει από τη βαρυτική έλξη τους, ούτε ακόμα και το φως. Οι μαύρες τρύπες δεν μπορούν να φανούν άμεσα, αλλά η επίδραση τους στα κοντινά αστέρια είναι ορατή, και παρέχει μια υπογραφή, λέει η Ghez. Η μαύρη τρύπα, με μια μάζα περισσότερο από τρία εκατομμύρια φορές αυτής του ήλιου μας, βρίσκεται στον αστερισμό του Τοξότη.

Οι αστρονόμοι ξέρουν τη θέση της μαύρης τρύπας με ακρίβεια. Το γαλαξιακό κέντρο είναι τοποθετημένο νότια στο θερινό ουρανό.

Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας βρίσκεται εκεί για δισεκατομμύρια χρόνια, το πιθανότερο είναι όταν πολύ ογκώδη αστέρια κατέρρευσαν στο τέλος του κύκλου της ζωής τους και συγχωνεύτηκαν σε ένα ενιαίο, πολύ μεγάλης μάζας αντικείμενο.

Για δεκαετίες, η εκπομπή στο κέντρο του Γαλαξία μπορούσε να ανιχνευθεί μόνο στα ραδιοφωνικά  μήκη κύματος, τα οποία δεν αποκαλύπτουν όμως τις παραλλαγές στην ένταση της ακτινοβολίας. "Τα ραδιοφωνικά κύματα είναι μερικώς αδιαφανή," εξηγεί ο Morris. Η εκπομπή ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά πρόσφατα και σε μήκη κύματος ακτίνων-Χ, αλλά είναι σημαντικό να υπάρξει τώρα ανίχνευση μεταξύ αυτών των δύο άκρων του φάσματος, όπου μπορούν να φανούν οι λεπτομέρειες του πλάσματος. Στις ακτίνες-X, η δραστηριότητα μπορεί να φανεί μόνο περίπου στο 5% του χρόνου, ενώ στις υπέρυθρες ακτίνες, μπορεί να φαίνεται συνεχώς, αναφέρει ο Morris.

Οι άλλοι συντάκτες της έρευνας εκτός του Ghez είναι ο Morris, ο καθηγητής της αστρονομίας Eric Becklin, ο οποίος προσδιόρισε το κέντρο του Γαλαξία το 1968, τον Keith Matthews και την μεταπτυχιακή σπουδάστρια του UCLA Shelley Wright.