Η τελευταία κραυγή της ύλης

Από την ιστοσελίδα της ESA, 28 Νοεμβρίου 2003

Οι μαύρες τρύπες είναι αληθινά μαύρες. Όταν ένα αντικείμενο βρεθεί μέσα σε μια ορισμένη απόσταση από μια μαύρη τρύπα, τότε αυτή θα το καταπιεί για πάντα χωρίς καμιά πιθανότητα να δραπετεύσει. Κι' αυτό συμβαίνει και με το φως, που σημαίνει ότι οι μαύρες τρύπες δεν λάμπουν.

Αλλά πώς ανιχνεύουν οι αστρονόμοι τις μαύρες τρύπες εάν δεν μπορούν να τις δουν;

Λοιπόν, για να είμαστε ακριβείς, οι αστρονόμοι δεν ανιχνεύουν τις μαύρες τρύπες. Αλλά ανιχνεύουν  φαινόμενα που μπορούν να εξηγηθούν μόνο με την ύπαρξη πλησίον των αντικειμένων μαύρων οπών!

Η ισχυρή βαρυτική έλξη μιας μαύρης τρύπας έχει επιπτώσεις στην κίνηση των κοντινών αντικειμένων. Όταν οι αστρονόμοι βλέπουν ένα αστέρι να στρέφεται γύρω από κάτι άλλο, αλλά δεν μπορούν να δουν τι είναι αυτό, μπορούν να υποψιαστούν ότι είναι μια μαύρη τρύπα, ή ένα αστέρι νετρονίων - το εξαιρετικά πυκνό "πτώμα" ενός αστεριού.

Οι αστρονόμοι μπορούν ακόμα και να συμπεράνουν τη μάζα μιας μαύρης τρύπας από τη μέτρηση της μάζας του αστεριού και της ταχύτητάς του. Το ίδιο είδος υπολογισμού μπορεί να γίνει με υπερ-ογκώδεις μαύρες τρύπες που κρύβονται στο κέντρο πολλών γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου και του Γαλαξία μας.

Στο Γαλαξία μας, οι παρατηρήσεις έχουν αποκαλύψει την ύπαρξη άστρων και αερίου που κινούνται πολύ γρήγορα κοντά στο κέντρο του, μια συμπεριφορά που μπορεί να εξηγηθεί μόνο εάν μια μάζα αρκετά εκατομμύρια φορές αυτή του ήλιου μας, βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία μας.

Τέτοια μάζα πρέπει να είναι συγκεντρωμένη μέσα σε μια ακτίνα μόνο 10 ημερών φωτός - κατά προσέγγιση 40 φορές την απόσταση του Πλούτωνα από τον ήλιο - και το πλέον πιθανό είναι να βρίσκεται μια μαύρη τρύπα.

Στην πραγματικότητα, στο ίδιο το κέντρο του Γαλαξία μας, τα ραδιοτηλεσκόπια καθώς και αυτά των ακτίνων X έχουν ανιχνεύσει μια ισχυρή πηγή,  που ονομάζεται "Sagittarius Α", και που είναι υποψήφια για να είναι αυτή η ογκώδης μαύρη τρύπα.

Αυτή η ιδέα έχει κερδίσει, πρόσφατα, ισχυρή υποστήριξη, όταν για πρώτη φορά μετρήθηκε η τροχιά ενός αστεριού που προσεγγίζει αυτό το μυστήριο αντικείμενο σε απόσταση μόνο 17 ωρών φωτός - μόνο τρεις φορές την απόσταση μεταξύ του ήλιου και του Πλούτωνα - ενώ κινείται με ταχύτητες 5000 χιλιόμετρα ανά  δευτερόλεπτο!

Ακτινοβολώντας προς το θάνατο

Μια άλλη απόδειξη υπέρ της ιδέας των τεράστιων μαύρων οπών στο κέντρο των γαλαξιών, είναι η ύπαρξη των κβάζαρ, που ανακαλύφθηκαν το 1967. Τα κβάζαρ είναι πολύ απόμακρα και πολύ φωτεινά συγχρόνως - τα φωτεινότερα αντικείμενα στο Σύμπαν.

Για να εξηγήσουν το απίστευτο ποσό ενέργειας που πρέπει να ελευθερώνουν, οι αστρονόμοι χρειάζονται την παρουσία, επίσης, των μαύρων οπών: Λίγο πριν από την εξαφάνιση της μέσα σε μια μαύρη τρύπα, η ύλη που 'καταπίνεται' θερμαίνεται και εκπέμπει μεγάλα ποσά ενέργειας - είναι η "τελευταία κραυγή" της. Έτσι τα κβάζαρ θεωρούνται ότι προξενούνται από μαύρες τρύπες με μάζα εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές  τη μάζα του ήλιου.

Η "τελευταία κραυγή" της ύλης, που πέφτει σε μια μαύρη τρύπα, ανιχνεύεται καλύτερα με τα τηλεσκόπια ακτίνων-X και ακτίνων γάμμα, επειδή η ενέργεια που ελευθερώνεται εκπέμπεται υπό μορφή σκληρών ακτίνων-X. Στην πραγματικότητα, τα διαστημικά παρατηρητήρια XMM-Newton και INTEGRAL των ακτίνων γάμμα της ESA έχουν δείξει ήδη τις ικανότητές τους στη μελέτη των μαύρων οπών με διάφορες ανακαλύψεις.

Παραδείγματος χάριν, το διαστημικό παρατηρητήριο XMM Newton έχει ανακαλύψει πρόσφατα μια μικρή μαύρη τρύπα να περιστρέφεται στο Γαλαξία μας, στον αστερισμό Ara του Νότιου Ουρανού. Ενώ το INTEGRAL έχει ανιχνεύσει την πρώτη σημαντική εκπομπή σκληρών ακτίνων-X από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας. 

Το παρατηρητήριο XMM-Newton

Το XMM - Newton ανήκει στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA) και άρχισε το έργο του στις 2 Φεβρουαρίου 2000. Αποτελεί το μεγαλύτερο διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ που έχει τεθεί έως σήμερα σε τροχιά γύρω από τη Γη.

Εκτός από τα δύο φασματόμετρα ακτίνων-Χ, τα οποία σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν από αστροφυσικούς του Πανεπιστημίου της Columbia, το εν λόγω διαστημικό παρατηρητήριο μεταφέρει τρεις κάμερες ακτίνων-Χ και μία κάμερα διαμέτρου 30 εκατοστών που λαμβάνει φωτογραφίες στο ορατό μέρος του φάσματος. 

Το παρατηρητήριο INTEGRAL

Το διαστημικό τηλεσκόπιο για την παρατήρηση των βιαιοτέρων γεγονότων στον Κόσμο τέθηκε σε τροχιά, τον Οκτώβριο του 2002. Αυτά τα βίαια γεγονότα παράγουν ακτίνες γάμμα, την ακτινοβολία με την υψηλότερη ενέργεια που υπάρχει.

Οι αστρονόμοι ελπίζουν ότι με το INTEGRAL θα ανακαλύπτουν μια έκρηξη -έκλαμψη- ακτίνων-γ κάθε μήνα. Η προέλευση αυτών των τιτάνιων εκρήξεων, που μπορούν να εξαπολύσουν τόσο πολλή ενέργεια σε ένα δευτερόλεπτο, όπως ο ήλιος μας κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διάρκειας της ζωής του, παραμένει κατά ένα μεγάλο μέρος ένα μυστήριο. Εντός δευτερολέπτων από την ανίχνευση μιας έκρηξης το INTEGRAL στέλνει λεπτομέρειες σε άλλους δορυφόρους και τηλεσκόπια, τα οποία έτσι θα παρακολουθήσουν την έκρηξη ακτίνων γάμμα λεπτομερέστερα.