Γιγάντια μαύρη τρύπα διασπά ένα άστρο μόλις την πλησίασε

Από την σελίδα της NASA, 18 Φεβρουαρίου 2004

Για πρώτη φορά, χάρις στα παρατηρητήρια ακτίνων-Χ - XMM-Newton της ESA και Chandra της NASA , αστρονόμοι είδαν μια υπερμεγέθη μαύρη οπή να διασπά ένα άστρο και να καταβροχθίζει ένα μέρος του. Το γεγονός αυτό έχει από καιρό προβλεφθεί από τη θεωρία, αλλά δεν είχε ποτέ πριν παρατηρηθεί.

Φωτογραφία: Απεικόνιση ενός άστρου στο γαλαξία RXJ1242-11, καθώς πλησιάζει τη μαύρη τρύπα και παραμορφώνεται από την ελκτική βαρυτική της δύναμη

Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι το αστέρι πλησίασε πολύ κοντά σε μια γιγαντιαία μαύρη οπή, μόλις αυτό πλησίασε επικίνδυνα ένα άλλο αστέρι το οποίο το ανάγκασε να ξεφύγει τελείως από τη τροχιά του.

Καθώς πλησίασε στο τεράστιο βαρυτικό πεδίο της μαύρης οπής, το αστέρι παραμορφώθηκε από τις παλιρροιακές δυνάμεις έως ότου το άστρο  διαλύθηκε.

Αυτή η ανακάλυψη δίνει κρίσιμες πληροφορίες για το πώς  αυξάνονται αυτές οι μαύρες τρύπες και τι επιπτώσεις έχουν πάνω στα περιβάλλοντα άστρα και αέριο.

"Τα αστέρια μπορούν συνήθως να επιζήσουν όταν παραμορφωθούν λίγο, όταν βρίσκονται σε ένα διπλό αστρικό σύστημα, αλλά αυτό το αστέρι παραμορφώθηκε πάνω από ένα κρίσιμο όριο", λέει η Stefanie Komossa του Ινστιτούτου Max Planck για την εξωγήινη φυσική (MPE) στη Γερμανία, η οποία καθοδήγησε τη διεθνή ομάδα των ερευνητών. "Αυτό το άτυχο αστέρι απλώς περιπλανήθηκε σε λάθος γειτονιά".

Αστρικές παλιρροιακές διασπάσεις

Ενώ άλλες παρατηρήσεις είχαν υπαινιχτεί ότι τα αστέρια καταστρέφονται από τις μαύρες τρύπες (γεγονότα που είναι γνωστά ως "αστρικές παλιρροιακές διασπάσεις"), τα νέα γεγονότα είναι οι πρώτες ισχυρές αποδείξεις γι' αυτές τις καταστροφές.

Ήδη, υπάρχουν πολλά αποδεικτικά στοιχεία για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε πολλούς γαλαξίες, αλλά η παρατήρηση και η έρευνα των παλιρροιακών διαρρήξεων ενός άστρου, αντιπροσωπεύει έναν εντελώς νέο τρόπο για να ψάχνουμε για μαύρες οπές. Απαιτούνται δε επείγουσες παρατηρήσεις, όπως αυτές,  για να βρεθεί πόσο γρήγορα μπορούν να αυξηθούν οι μαύρες τρύπες, καταπίνοντας γειτονικά άστρα.

Οι παρατηρήσεις με τα Chandra και XMM-Newton, που συνδυάστηκαν με εικόνες από το γερμανικό δορυφόρο Roentgen (ROSAT), ανίχνευσαν μία τεράστια έκρηξη ακτίνων-X από το κέντρο του γαλαξία RXJ1242-11.

Αυτή η έκρηξη, από τις πιο βίαιες που ανιχνεύθηκαν ποτέ σε έναν γαλαξία, προκλήθηκε όταν αέριο από το διαλυμένο άστρο, θερμάνθηκε σε εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου πριν το καταπιεί η μαύρη τρύπα. Η ενέργεια δε που ελευθερώθηκε σε αυτήν την διαδικασία είναι ισοδύναμη με αυτήν μιας έκρηξης σουπερνόβα.

"Με τις αποδείξεις που έχουμε, ξέρουμε τώρα ότι αυτό το γεγονός έχει εμφανιστεί", λέει ένας από τους ερευνητές, ο Guenther Hasinger επίσης του Γερμανικού Ινστιτούτου MPE.

Άνιση μάχη

Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία RX J1242-11 υπολογίζεται ότι έχει μια μάζα 100 εκατομμύρια φορές του ήλιου μας. Από την άλλη μεριά, η μάζα του άστρου είναι ίση με αυτή του ήλιου. Έχουμε, δηλαδή, μια τελείως άνιση μάχη μεταξύ των βαρυτικών δυνάμεων.

Οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι το, περίπου, 1% της μάζας του άστρου απορροφήθηκε (προσαυξήθηκε) τελικά από τη μαύρη τρύπα. Αυτή η μικρή ποσότητα είναι συνεπής προς τις προβλέψεις ότι η ορμή και η ενέργεια της διαδικασίας προσαύξησης θα αναγκάσει το περισσότερο μέρος του αστρικού αερίου να φύγει μακριά από τη μαύρη τρύπα.

Η δύναμη που αναστάτωσε το αστέρι στο γαλαξία RXJ1242-11 είναι ένα ακραίο παράδειγμα της παλιρροιακής δύναμης, που προκαλείται από τις διαφορές στη βαρύτητα δρώντας στο μπροστινό και πίσω μέρος ενός αντικειμένου. Για παράδειγμα, η παλιρροιακή δύναμη από το φεγγάρι προκαλεί τις γνωστές παλίρροιες στους ωκεανούς, ενώ μια παλιρροιακή δύναμη από το Δία ανάγκασε τον κομήτη Shoemaker-Levy να διασπαστεί προτού βυθιστεί στο γιγάντιο πλανήτη.

Οι πιθανότητες αυτή η αστρική παλιρροιακή διάσπαση να συμβεί σε ένα συνηθισμένο γαλαξία είναι μικρές, περίπου μία προς δέκα χιλιάδες ανά έτος. Εάν αυτό συνέβαινε στο κέντρο του Γαλαξία μας, κάπου 25.000 έτη φωτός από τη Γη, η έκρηξη των ακτίνων-X που θα ακολουθούσε θα ήταν περίπου 50.000 φορές φωτεινότερη από τη φωτεινότερη πηγή ακτίνων-X στο Γαλαξία μας, αλλά δεν θα ήταν απειλή για τη Γη.

Κι άλλες δραματικές εκλάμψεις έχουν φανεί σε άλλους γαλαξίες, αλλά αυτή είναι η πρώτη που μελετήθηκε με την υψηλής-χωρικής ανάλυση του Chandra και την υψηλής-φασματική ανάλυση του XMM-Newton. Και τα δύο όργανα είχαν μια κρίσιμη πρόοδο. Το Chandra έδειξε ότι το γεγονός στο γαλαξία RXJ 1242-11 εμφανίστηκε στο κέντρο ενός γαλαξία, όπου κρύβεται η μαύρη οπή. Το φάσμα του XMM-Newton αποκάλυψε τα ίχνη της έκρηξης, που αναμένονταν από τα περίχωρα μιας μαύρης οπής, αποκλείοντας έτσι  άλλες πιθανές αστρονομικές εξηγήσεις.

Η έκλαμψη είχε παρατηρηθεί για πρώτη φορά το 1992 και σύμφωνα με τις νεώτερες παρατηρήσεις έχει πλέον αρχίσει να σβήνει. Η νέα έρευνα αποκάλυψε πάντως την χαρακτηριστική «σφραγίδα» ακτίνων Χ που θα επιτρέψει την παρατήρηση του φαινομένου και σε άλλους γαλαξίες.

Σύμφωνα με τους ερευνητές του Max Planck και του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian, o κανιβαλισμός άστρων από μαύρες τρύπες συμβαίνει μία φορά ανά 10.000 χρόνια σε κάθε τυπικό γαλαξία.