Οι μαύρες τρύπες επαναπροσδιορίζονται χάρις ενός πίδακα υλικού

Από την ιστοσελίδα ABC News, 15 Ιανουαρίου 2004

Ο ορισμός μιας μαύρης τρύπας ίσως χρειαστεί να αλλάξει τώρα που μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της, σε ένα άλλο διπλό σύστημα άστρων.

Η επιστημονική αυτή ομάδα ήταν η πρώτη που ανίχνευσε ένα διπλό σύστημα αστεριών που εκπέμπει, υψηλής ταχύτητας, πίδακες υλικού. Προηγουμένως, αυτοί οι πίδακες ήταν ένα πιθανό χαρακτηριστικό των μαύρων οπών.

Ο Rob Fender από το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ καθοδήγησε την ερευνητική ομάδα, η οποία είχε μεταξύ των άλλων ερευνητές από την Αυστραλία και Βρετανία.

Οι ανακαλύψεις που έκαναν δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature.

Οι μαύρες τρύπες έχουν μια τεράστια βαρύτητα και έτσι απορροφούν οποιαδήποτε ύλη που την πλησιάσει. Απελευθερώνουν δε μερικές φορές κάποια ποσότητα αυτού του υλικού με τη μορφή πιδάκων υψηλής ταχύτητας, που μπορούν να ανακαλυφθούν από ένα τηλεσκόπιο σαν μια ξαφνική λάμψη ακτίνων-X. Μέχρι τώρα, αυτοί οι πίδακες έχουν βρεθεί μόνο γύρω από τις μαύρες τρύπες, οι οποίες είναι αντικείμενα πολύ μεγάλης μάζας.

Αλλά οι παραπάνω ερευνητές είδαν για πρώτη φορά πίδακες από ένα δυαδικό σύστημα αστεριών χωρίς να υπάρχει μαύρη τρύπα. Αυτό σημαίνει ότι η παρουσία αυτών των πιδάκων δεν μπορεί πλέον να είναι ένας καθοριστικός παράγοντας στον καθορισμό των μαύρων οπών.

Το αστρικό σύστημα είναι στον αστερισμό Circinus και μπορεί να φανεί κατά τη διάρκεια του χειμώνα στο Νότιο ημισφαίριο. Αποτελείται από ένα αστέρι νετρονίων να είναι σε τροχιά μαζί με ένα πολύ μικρότερο αστέρι. Το άστρο νετρονίων απορροφά την ύλη που πέφτει σε αυτό από το αστέρι - συνοδό του. Κάποια από αυτή την ύλη ξεφεύγει έπειτα προς τα έξω με πολύ μεγάλη ταχύτητα, σαν πίδακας.

Το αστρικό δυαδικό σύστημα Circinus X-1 βρίσκεται μέσα στο Γαλαξία μας, περίπου 20 000 έτη φωτός μακριά μας στον αστερισμό Circinus πλησίον του Σταυρού του Νότου.

Περιέχει δε, όπως είπαμε, δύο άστρα: Ένα συνηθισμένο άστρο, με πιθανή μάζα περίπου 3 έως 5 φορές τη μάζα του Ήλιου μας, και ένα μικρό συμπαγές σύντροφο-άστρο νετρονίων. 

Δεν είναι απαραίτητες οι μαύρες τρύπες

Το μέλος της ομάδας Helen Johnston, από το Πανεπιστήμιο του Σύδνεϋ, είπε ότι οι ερευνητές έμειναν έκπληκτοι όταν είδαν κάτι να επιταχύνεται, με μια ταχύτητα που πλησίαζε τη ταχύτητα του φωτός, χωρίς την παρουσία μιας μαύρης τρύπας.

"Αυτό μας λέει κάτι σημαντικό: ότι οτιδήποτε επιταχύνεται τόσο πολύ δεν είναι σίγουρο ότι εκεί βρίσκεται μια μαύρη τρύπα", λέει η Johnston.

Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει πάλι τη συζήτηση σχετικά με το ποιες είναι αιτίες των πιδάκων, αναφέρει η Johnston. Δείχνει ότι αυτό που απαιτείται για το σχηματισμό τους είναι η παρουσία ενός δίσκου προσαύξησης ή ένας δακτύλιος με ύλη να είναι σε τροχιά γύρω από ένα αντικείμενο τεράστιας μάζας, όπως μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων.

Η εξέταση των πιδάκων θα βοηθήσει τους αστρονόμους να καταλάβουν τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια του σχηματισμού ενός δίσκου προσαύξησης, εξηγεί η Johnston.

Αν και οι πίδακες βρίσκονται μόνο γύρω από τα τεράστια αντικείμενα, όπως οι μαύρες τρύπες και τα αστέρια νετρονίων, οι δίσκοι προσαύξησης σχηματίζονται επίσης και γύρω από τα κανονικά αστέρια, όπως ο ήλιός μας, που τελικά συγχωνεύονται στους πλανήτες και στους αστεροειδείς.

"Σκεφτόμαστε ότι ολόκληρος ο δίσκος προσαύξησης, σε αυτό το δυαδικό σύστημα, πρέπει να καταστραφεί όταν τα αστέρια πλησιάσουν πολύ κοντά που δεν θα υπάρχει αρκετός χώρος για να επιζήσει ο δίσκος. Τότε όλο το υλικό από το δίσκο θα πέσει πάνω στο αστέρι αμέσως, προκαλώντας έτσι μια έκρηξη, που θα προξενήσει μια πολύ μεγάλη έκρηξη ακτίνων-X.

"Ο δίσκος σχηματίζεται και καταστρέφεται μια φορά κάθε 16 ημέρες και κατόπιν ανασχηματίζεται. Είναι μια γρήγορη διαδικασία. Είναι αρκετά σημαντική, επειδή οι δίσκοι προσαύξησης είναι πανταχού παρόντες στο κάθε τι. Από το σχηματισμό των πλανητών μέχρι στα κβάζαρ."

Δίσκος προσαύξησης ή επαύξησης. Όταν η ύλη οδεύει προς τη μαύρη τρύπα είναι δυνατόν να σχηματίσει λόγω διατήρησης της στροφορμής, ένα περιστρεφόμενο δίσκο πριν πέσει μέσα στη μαύρη τρύπα.

Τα σωματίδια της ύλης στο δίσκο έχουν μεγάλη κινητική ενέργεια και κατά τη πτώση τους μέσα στη μαύρη τρύπα εκπέμπουν φωτόνια υψηλής ενέργειας δηλαδή ακτίνες- Χ.

Φυσικά τίποτα δεν διαφεύγει από το βαρυτικό πεδίο μιας τρύπας- ούτε φωτόνια ούτε γκραβιτόνια- αν αυτά εκπεμφθούν από σημείο εντός του ορίζοντα γεγονότων της τρύπας.

Καθώς δηλαδή καταρρέει ένα άστρο προς μαύρη τρύπα, σωματίδια που θα εκπεμφθούν σε χρονικές στιγμές πριν να μικρύνει η τρύπα σε περιφέρεια μικρότερη του ορίζοντα γεγονότων της, θα καταφέρουν να διαφύγουν με όλο και μεγαλύτερη δυσκολία βέβαια.

Σωματίδια που θα εκπεμφθούν σε χρονικές στιγμές τέτοιες ώστε η τρύπα να έχει περιφέρεια μικρότερη από τον ορίζοντα γεγονότων της δεν θα φτάσουν ποτέ σε έναν παρατηρητή έξω από τον ορίζοντα γεγονότων.