Μελέτη δείχνει πως γίνεται μια σύγκρουση μαύρων οπών

Από την ιστοσελίδα Rochester Institute Of Technology, 6 Φεβρουαρίου 2004 

Μια νέα μελέτη δείχνει  τις συνέπειες που έχει μια διαγαλαξιακή σύγκρουση στις μαύρες τρύπες που φωλιάζουν στα κέντρα τους. Σε μια τέτοια περίπτωση ακολουθεί μια τεράστια έκρηξη βαρυτικής ακτινοβολίας, που είναι το αποτέλεσμα της βίαιης συγχώνευσης τους. Το δε "λάκτισμα" (ανάκρουση), που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης, θα μπορούσε να αναγκάσει τη μαύρη οπή να βγει έξω από το γαλαξία της.

Ο αστροφυσικός David Merritt, καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ρότσεστερ, μαζί με τους Milos Milosavljevic (Caltech), Marc Favata (Πανεπιστήμιο του Cornell), Scott Hughes (Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης) και τον Daniel Holz (Πανεπιστήμιο του Σικάγου), εξερευνά τις συνέπειες των ωθήσεων που προκαλούνται από τα βαρυτικά κύματα σε ένα άρθρο τους, "Συνέπειες της ανάκρουσης της βαρυτικής ακτινοβολίας", που θα δημοσιευτεί στο Astrophysical Journal.

Όλοι οι γαλαξίες πιστεύεται ότι περιέχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα τους. Σύμφωνα με την τρέχουσα θεωρία, οι γαλαξίες αυξάνονται όταν συγχωνεύονται με άλλους γαλαξίες. Έτσι, όταν δύο γαλαξίες συγχωνεύονται, οι κεντρικές μαύρες τρύπες τους σχηματίζουν ένα διπλό σύστημα ενώ περιστρέφεται η μία γύρω από την άλλη, ενώ τελικά συγχωνεύονται κι αυτές σε μια ενιαία μαύρη οπή. Η ομάδα των αστροφυσικών οδηγείται από την εκπομπή της βαρυτικής ακτινοβολίας, όπως προβλέπεται από τη θεωρία  της σχετικότητας του Einstein.

Ο Merritt και οι συνάδελφοί του υπολόγισαν τη ταχύτητα που πρέπει να έχει μια μαύρη τρύπα για να ξεφύγει εντελώς από το βαρυτικό πεδίο ενός γαλαξία. Βρήκαν λοιπόν, ότι όσο μεγαλύτεροι και φωτεινότεροι είναι οι γαλαξίες τόσο ισχυρότερα βαρυτικά πεδία έχουν και απαιτείται μεγαλύτερη ανάκρουση για να εκτιναχθεί μια μαύρη τρύπα από ό,τι στα μικρότερα συστήματα. Επιπλέον, οι λιγότερες ισχυρές ωθήσεις απλώς θα τράνταζαν τη μαύρη οπή στο κέντρο ενός γαλαξία, παραμένοντας στη θέση της.

Οι ωθήσεις αυτές προκαλούν ερωτηματικά πάνω στις θεωρίες για την αύξηση των μαύρων οπών, που δημιουργήθηκαν από συγχωνεύσεις μικρότερων μαύρων οπών στο αρχικό σύμπαν. "Ο λόγος είναι ότι οι γαλαξίες ήταν τότε πολύ μικρότεροι, και οι ανακρούσεις αυτές θα είχαν απομακρύνει εύκολα τις μαύρες οπές από τους γαλαξίες", εξηγεί ο Merritt.

Σύμφωνα λοιπόν με τον Merritt, είναι πιθανότερο ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες απέκτησαν την περισσότερη από τη μάζα τους με προσαύξηση αερίου και ότι οι συγχωνεύσεις με άλλες μαύρες οπές πραγματοποιήθηκαν μόνο αφού οι γαλαξίες είχαν φθάσει κατά προσέγγιση στα σημερινά μεγέθη τους.

"Ξέρουμε ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες οπές υπάρχουν στα κέντρα των γιγαντιαίων γαλαξιών, όπως και στο Γαλαξία μας", λέει ο Merritt. "Αλλά από όσο ξέρουμε, τα μικρότερα αστρικά συστήματα δεν έχουν μαύρες οπές. Ίσως κάποτε να υπήρχαν, αλλά αργότερα πετάχτηκαν έξω".

Το 'λάκτισμα' -- μια συνέπεια των εξισώσεων της σχετικότητας του Einstein -- εμφανίζεται επειδή τα βαρυτικά κύματα, που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια της τελικής βύθισης της μιας στην άλλη μαύρη τρύπα,  είναι ανισότροπα, παράγοντας έτσι την ανάκρουση. Το φαινόμενο μεγιστοποιείται όταν μια μαύρη οπή είναι αρκετά μεγαλύτερη από την άλλη.

Ενώ οι αστροφυσικοί είναι γνώστες του φαινομένου αυτού από τη δεκαετία του '60, μέχρι τώρα κανένας δεν είχε τα  απαραίτητα αναλυτικά εργαλεία για να υπολογίσει ακριβώς το μέγεθος του φαινομένου. Ο πρώτος ακριβής υπολογισμός του μεγέθους αυτών των ανακρούσεων αναφέρθηκε σε μια εργασία  των Favata, Hughes και Holz.

Ο Merritt σημειώνει ότι δεν υπάρχει καμία καθαρή παρατηρητική ένδειξη ότι έχουν όντως πραγματοποιηθεί αυτές οι ανακρούσεις. Υποστηρίζει δε, ότι η καλύτερη ευκαιρία για να βρεθεί η απόδειξη αυτών των φαινομένων, θα ήταν να εντοπίζαμε μια μαύρη τρύπα αμέσως μόλις εμφανιζόταν η ανάκρουση, ίσως σε έναν γαλαξία που έχει πρόσφατα συγχωνευτεί με έναν άλλο γαλαξία.

"Θα βλέπατε τότε μια μαύρη τρύπα εκτός κέντρου του γαλαξία, που δεν έχει γυρίσει ακόμα πίσω στο κέντρο",  λέει. "Ακόμα κι αν η πιθανότητα αυτής της παρατήρησης είναι μικρή, τώρα που ξέρουν οι αστρονόμοι για το τι πρέπει να ψάχνουν, δεν θα εκπλησσόμουν εάν κάποιος εύρισκε κάποια πραγματικά στοιχεία".