Το παρατηρητήριο Chandra αποκαλύπτει σχηματισμό νέων άστρων κοντά στην υπερβαρέα μαύρη τρύπα του Γαλαξία

Πηγή: Chandra, 13 Οκτωβρίου 2005

Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία έχει βοηθήσει με εκπληκτικό τρόπο τη δημιουργία μιας νέας γενεάς άστρων, σύμφωνα με τις παρατηρήσεις από το παρατηρητήριο των ακτίνων X  Chandra της NASA. Αυτός ο νέος τρόπος σχηματισμού των άστρων μπορεί να λύσει αρκετά μυστήρια για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που κατοικούν στα κέντρα σχεδόν όλων των γαλαξιών.

"Οι ογκώδεις μαύρες τρύπες είναι συνήθως γνωστές για τη βία και την καταστροφή", λέει ο Sergei Nayakshin του πανεπιστημίου Λέιτσεστερ του Ηνωμένου Βασιλείου, και ένας από τους συγγραφείς μιας εργασίας για αυτήν την έρευνα, που θα δημοσιευτεί στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας. "Έτσι είναι άξιον προσοχής ότι αυτή η μαύρη τρύπα βοήθησε στο να δημιουργηθούν νέα αστέρια, κι όχι μόνο να τα καταστρέφει".

Οι μαύρες τρύπες έχουν κερδίσει την τρομακτική τους φήμη επειδή οποιοδήποτε υλικό - συμπεριλαμβανομένων και των αστεριών - που εμπίπτει στον ορίζοντα γεγονότων τους εξαφανίζεται. Εντούτοις, τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι απέραντοι δίσκοι του αερίου, που είναι γνωστό ότι βρίσκονται σε τροχιά γύρω από πολλές μαύρες τρύπες  σε μια "ασφαλή" απόσταση από τον ορίζοντα γεγονότος, μπορούν να βοηθήσουν ώστε να παγιοποιηθεί ο σχηματισμός νέων αστεριών.

Το συμπέρασμα αυτό προήλθε από νέες ενδείξεις που θα μπορούσαν να αποκαλυφθούν μόνο  με τις ακτίνες X. Έως τα πρόσφατα αποτελέσματα του Chandra, οι αστρονόμοι διαφωνούσαν για την προέλευση μιας μυστήριας ομάδας τεράστιων άστρων που ανακαλύφθηκαν στις υπέρυθρες ακτίνες από αστρονόμους σε τροχιά λιγότερη από ένα έτος φωτός από την κεντρική μαύρη τρύπα του Γαλαξία. Αυτή η κεντρική μαύρη τρύπα λέγεται Sagittarius Α*, ή απλά Sgr Α*.

Η περιοχή γύρω από τη μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας έχει πολλά άστρα (καλλιτεχνική απεικόνιση)

Σε τέτοιες μικρές αποστάσεις μέχρι την Sgr Α*, το καθιερωμένο μοντέλο για το σχηματισμό των άστρων προβλέπει ότι νέφη αερίου - από τα οποία σχηματίζονται τα αστέρια - πρέπει να έχουν αποσχιστεί εξ' αιτίας των παλιρροιακών δυνάμεων από τη μαύρη τρύπα.

Έχουν προταθεί δύο μοντέλα για να εξηγήσουν αυτόν τον γρίφο . Στο μοντέλο του δίσκου, η βαρύτητα ενός πυκνού δίσκου αερίων γύρω από την Sgr Α* αντισταθμίζει τις παλιρροιακές δυνάμεις και επιτρέπει στα αστέρια να σχηματιστούν. Στο μοντέλο μετανάστευσης, τα αστέρια διαμορφώνονται σε ένα σμήνος άστρων πολύ μακριά από τη μαύρη τρύπα και μεταναστεύουν προς τα μέσα για να σχηματίσουν το δακτύλιο των τεράστιων άστρων. Το σενάριο μετανάστευσης προβλέπει σχεδόν ένα εκατομμύριο με χαμηλή μάζα, άστρα σαν τον ήλιο μας στο εσωτερικό και γύρω από το δακτύλιο, ενώ στο μοντέλο των δίσκων, ο αριθμός των άστρων χαμηλής μάζας θα μπορούσε να είναι πολύ λιγότερος.

Ο Nayakshin και ο συνεργάτης του Rashid Sunyaev του Ιδρύματος  Max Plank για τη Φυσική στην πόλη Garching, χρησιμοποίησε παρατηρήσεις με το Chandra για να συγκρίνει την λαμπρότητα στις ακτίνες-X γύρω από την περιοχή του Sgr Α* με την εκπομπή ακτίνων-X από χιλιάδες νέα αστέρια στο σμήνος των άστρων του νεφελώματος του Ωρίωνα. Διαπίστωσαν δε ότι το σμήνος των αστεριών στην περιοχή Sgr Α* περιέχει περίπου μόνο 10.000 άστρα με χαμηλή μάζα. Με αυτό τον τρόπο αποκλείστηκε το μοντέλο της μετανάστευσης.

"Μπορούμε τώρα να πούμε ότι τα αστέρια γύρω από την μαύρη τρύπα Sgr Α* δεν αποτέθηκαν εκεί από κάποια διερχόμενα σμήνη άστρων, αλλά μάλλον γεννήθηκαν εκεί", λέει ο Sunyaev. "Υπάρχουν θεωρίες ότι ήταν δυνατό να συμβεί, αλλά αυτά είναι τα πρώτα πραγματικά αποδεικτικά στοιχεία. Πολλοί επιστήμονες πρόκειται να μείνουν έκπληκτοι από αυτά τα αποτελέσματα."

Επειδή το Γαλαξιακό Κέντρο τυλίγεται στη σκόνη και το αέριο, δεν είναι δυνατό να παρατηρηθούν άστρα με χαμηλή μάζα στις οπτικές παρατηρήσεις. Αντίθετα, τα στοιχεία των ακτίνων X έχουν επιτρέψει στους αστρονόμους να διαπεράσουν το πέπλο του αερίου και της σκόνης και να ψάξουν γι αυτά αυτά τα χαμηλής μάζας αστέρια.

"Σε μια από τις πιο αφιλόξενες θέσεις στον Γαλαξία μας, έχουν επικρατήσει τα αστέρια", συμπληρώνει ο Nayakshin. "Φαίνεται ότι ο σχηματισμός των άστρων είναι πιο σταθερός από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως."

Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι οι "κανόνες" του σχηματισμού των αστεριών αλλάζουν όταν διαμορφώνονται τα αστέρια στο δίσκο μιας γιγαντιαίας μαύρης τρύπας. Επειδή αυτό το περιβάλλον είναι πολύ διαφορετικό από τις χαρακτηριστικές περιοχές του σχηματισμού των αστεριών, υπάρχει μια αλλαγή στο ποσοστό σχηματισμού των άστρων. Παραδείγματος χάριν, υπάρχει ένα πολύ υψηλότερο ποσοστό των πολύ μεγάλων άστρων στους δίσκους γύρω από τις μαύρες τρύπες.

Και, όταν εκρήγνυνται αυτά τα ογκώδη αστέρια ως σουπερνόβες, θα "λιπάνουν" την περιοχή με βαριά στοιχεία όπως είναι το οξυγόνο. Αυτό μπορεί να εξηγήσει τα μεγάλα ποσά τέτοιων στοιχείων που παρατηρούνται στους δίσκους των νέων υπερβαρέων μαύρων τρυπών.