Οι μυστήριες πηγές των ακτίνων-X θα μπορούσαν να είναι μαύρες οπές

Από την ιστο σελίδα universetoday, 1 Μαρτίου 2004

Μέχρι τώρα, υπάρχουν δύο γνωστοί τύποι μαύρων οπών: οι αστρικές, με μάζα 10 φορές σαν του ήλιου, και οι υπερμεγέθεις, που μπορεί να είναι δισεκατομμύρια φορές της μάζας του ήλιου μας. Οι αστρονόμοι νομίζουν ότι έχουν βρεί μια νέα κλάση μαύρων οπών, με μάζα εκατοντάδες φορές σαν του ήλιου.

Αλλά αυτά τα αντικείμενα έχουν κάτι ασυνήθιστο, δεν είναι και τόσο καυτά όσο οι μεγαλύτερες ή οι μικρότερες μαύρες τρύπες και, επίσης, το νέφος του αερίου γύρω από αυτές είναι δωδεκάδες φορές μεγαλύτερο από το νέφος μιας αστρικής μαύρης τρύπας.

Σε μια σειρά δημοσιεύσεων στα περιοδικά Astrophysical Journal και Astrophysical Journal Letters, η Rosanne Di Stefano από το Κέντρο Αστροφυσικής (CfA) του Harvard, ανέφερε ότι κάποιες μυστήριες ισχυρές πηγές  ακτίνων-X  που βρίσκονται σε κοντινούς γαλαξίες μπορούν να σχετίζονται με μια νέα κλάση αντικειμένων, σύμφωνα με τα στοιχεία που προέρχονται από το διαστημικό παρατηρητήριο των ακτίνων-X Chandra της NASA. Αυτές οι πηγές, που δεν είναι και τόσο καυτές όσο ένα άστρο νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα πηγή ακτίνων-Χ, θα μπορούσαν να αποτελούν μια νέα μεγάλη κατηγορία μαύρων οπών με μάζες αρκετές φορές του ήλιου μας.

"Υπάρχει μια πρόκληση για μας, που μεγάλωσε με την ανακάλυψη αυτών των πηγών. Να γίνει κατανοητό πώς παράγουν τόση ισχύ ακτίνων-X σε θερμοκρασίες μερικών εκατομμυρίων βαθμών", λέει η Rosanne Di Stefano.

Μέχρι πριν μερικά χρόνια, οι αστρονόμοι ήξεραν μόνο για δύο κλάσεις-μεγέθη μαύρων οπών: τις αστρικές μαύρες τρύπες με μάζες 10 φορές του ήλιου, και τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών, με μάζες που κυμαίνονται από εκατομμύρια έως και δισεκατομμύρια φορές του ήλιου. Πρόσφατα όμως στοιχεία νέων πηγών ακτίνων-Χ προτείνουν μια μεσαία κλάση μαύρων οπών.

Πηγές ακτίνων-Χ quasisoft

Τα αινιγματικά αντικείμενα βρέθηκαν από την ομάδα του Chandra και ονομάζονται πηγές "μέσης ενέργειας" ή quasisoft, επειδή έχουν μια θερμοκρασία της τάξεως 1 έως 4 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Αφ' ενός αυτή η τάξη των θερμοκρασιών είναι κάτω από τα 10 έως 100 εκατομμύρια βαθμών, που συνδέονται με τις "σκληρές" πηγές των ακτίνων-X, όπως τα άστρα νετρονίων ή τις αστρικές μαύρες τρύπες. Αφ' ετέρου οι θερμοκρασίες αυτών των quasisoft πηγών είναι θερμότερες από τις πηγές των πολύ μαλακών ακτίνων-Χ, που έχουν εκατοντάδες ή και χιλιάδες βαθμούς, και που οφείλονται σε λευκούς νάνους.

Η Di Stefano και οι συνάδελφοί της καθόρισαν τις θερμοκρασίες μεμονωμένων αντικειμένων, που εκπέμπουν ακτίνες-X, σε τέσσερις γαλαξίες μετρώντας τα φάσματα των ακτίνων-X, ή την κατανομή των ακτίνων-X με την ενέργεια. Έτσι, βρήκαν ότι μεταξύ το 15% έως 20% όλων των ανιχνευμένων πηγών ήταν στην περιοχή των θερμοκρασιών των μέσης ενέργειας πηγών ή quasisoft.

Η ισχύς που εκπέμπουν οι πηγές quasisoft είναι συγκρίσιμη ή είναι μεγαλύτερη από αυτήν των άστρων νετρονίων ή των αστρικών μαύρων οπών, που τροφοδοτούνται με ενέργεια από την πτώση αερίου από τα άστρα-συνοδού τους. Αυτό δείχνει ότι η περιοχή που παράγει τις ακτίνες-X σε μια πηγή quasisoft είναι δωδεκάδες φορές μεγαλύτερη.

Υπάρχει μια πιθανότητα οι πηγές quasisoft ακτίνων-Χ να αντιπροσωπεύουν συνήθη αστέρια νετρονίων ή αστρικές μαύρες οπές όπου το συνδεδεμένο καυτό νέφος αερίου είναι, για μέχρι τώρα κάποιον άγνωστο λόγο, πολύ μεγαλύτερο από το συνηθισμένο.

Ή ότι οι πηγές ακτίνων-X quasisoft  θα μπορούσαν να προέρχονται από την περιοχή μαύρων οπών με ενδιάμεση μάζα - με εκατό ή και περισσότερες φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ήλιου. Αυτό θα αύξανε τη διάμετρο του ορίζοντα γεγονότων και θα μπορούσε να εξηγήσει τα μεγαλύτερα μεγέθη και τις χαμηλότερες θερμοκρασίες που συνδέονται με τις πηγές quasisoft.

Όσες περισσότερες τέτοιες πηγές quasisoft ανακαλυφθούν, οι τύποι των γαλαξιών στους οποίους βρίσκονται μπορούν να δώσουν στους αστρονόμους πρόσθετες πληροφορίες ως προς τη φύση τους. Η παρούσα μελέτη δείχνει ότι εμφανίζονται σε διάφορες θέσεις στους ελλειπτικούς καθώς επίσης και στους σπειροειδείς γαλαξίες.

Η Di Stefano και οι συνεργάτες της στο CfA παρατήρησαν με το Chandra τέτοιες πηγές quasisoft σε αρκετούς γαλαξίες: M101, M83, M51 και NGC 4697.

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.