Μια έκρηξη ακτίνων γάμμα ίσως είναι ένδειξη ότι μια μαύρη τρύπα καταπίνει ένα άστρο νετρονίων

Πηγή: NASA, 17 Δεκεμβρίου 2005

Οι επιστήμονες που χρησιμοποιούν το δορυφόρο Swift της NASA έχουν βρει αποδείξεις για μια μαύρη τρύπα που καταπίνει ένα αστέρι νετρονίων. Αυτό το σπάνιο γεγονός, που φάνηκε στις 24 Ιουλίου 2005, δημιούργησε μια σύντομη έκλαμψη αλτίνων-γ που κράτησε για μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου μόνο. Εντούτοις, τα στοιχεία των παρατηρήσεων της παρατεταμένης μεταλαμπής έδειξαν ότι μπορεί να οφειλόταν στη θανάσιμη κραυγή ενός αστεριού νετρονίων που ήταν σε τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα.

Η μαύρη τρύπα μπορεί να είχε 'τεντώσει' πρώτα το πυκνό άστρο νετρονίων και ακολούθως το έκανε κομμάτια. Αργότερα δε θα αυτά τα κομμάτια θα τα κατάπιε μέσα σε λίγες ώρες. Ασφαλώς μια τέτοια μαύρη τρύπα θα αποκτήσει περισσότερη μάζα.

"Για δισεκατομμύρια χρόνια αυτή η μαύρη τρύπα και το αστέρι νετρονίων ήταν το ένα σε τροχιά γύρω από το άλλο, ενώ η ελκτική δύναμη τους ήταν τεράστια", είπε ο Δρ Scott Barthelmy του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA, και επικεφαλής συντάκτης στο ένα από τρία άρθρα σχετικά με αυτό το θέμα στο Nature "Το αστέρι νετρονίων χάθηκε".

Στους τελευταίους μήνες, η ομάδα του Swift έχει αναφέρει ότι σύντομες  εκρήξεις (εξάρσεις) ακτίνων-γ προκύπτουν από μια συγχώνευση είτε μεταξύ δύο άστρων νετρονίων είτε μιας μαύρης τρύπας και ενός αστεριού νετρονίων. Το συγκεκριμένο σενάριο δεν ήταν σαφές. Αν και δεν είναι ακόμα οριστικό, αυτή η πιο πρόσφατη ανάλυση της έκρηξης του Ιουλίου δείχνει μια μαύρη τρύπα, που συγχωνεύεται με το άστρο νετρονίων, συνεχίζει ο Barthelmy.

Ένα αστέρι νετρονίων είναι το απομεινάρι του πυρήνα από ένα τεράστιο αστέρι, περίπου, 10 έως 25 φορές μεγαλύτερο από τον ήλιό μας. Περιέχει σε ένα μικρό όγκο (διαμέτρου 20 χιλιομέτρων) μια μάζα ίση με του ήλιου μας. Μια μαύρη τρύπα δε είναι ο πυρήνας που παραμένει από ένα ακόμα μεγαλύτερο αστέρι, πάνω από 25 φορές τη μάζα του ήλιου

Η έκρηξη του Ιουλίου που ονομάστηκε GRB 050724, ήταν μια από τις πιο λεπτομερώς παρατηρηθείσες σύντομες εκρήξεις (εξάρσεις) ακτίνων-γ μέχρι σήμερα. Το Swift, το τηλεσκόπιο Chandra της NASA και το παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη, μαζί με άλλα παρατηρητήρια, συνέλαβαν τη μεταλαμπή της έκρηξης λεπτομερώς. Τα συνδυασμένα στοιχεία επέτρεψαν στους επιστήμονες να καταλάβουν τη φύση των συγχωνευμένων αντικειμένων.

Εάν το GRB 050724 ήταν μια συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων, σύμφωνα με τα τρέχοντα μοντέλα, δεν θα υπήρχαν πολλά κομμάτια να πέφτουν σε μια μαύρη τρύπα αργότερα. Τα δύο αντικείμενα θα συνθλιβόντουσαν αμέσως σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα, και μετά από μια μέτρια μεταλαμπή δεν θα φαινόταν άλλο φως. Ομοίως, δύο μαύρες τρύπες θα συνθλιβόντουσαν και θα απελευθέρωναν πολύ λίγο κατάλοιπο φως. Αλλά η GRB 050724 είχε έναν μακρύ, λαμπερό φως στη μεταλαμπή.

Ο καθηγητής Peter  Meszaros του πολιτειακού πανεπιστημίου της Πενσυλβάνιας και ο Δρ Bing Zhang του πανεπιστημίου της Νεβάδας συντάκτες στο άρθρο, πιστεύουν ότι οι μικρότερες λάμψεις της ακτινοβολίας X, και του οπτικού φωτός, που ανιχνεύθηκαν στα πρώτα δέκατα του δευτερολέπτου μετά από την έκρηξη του GRB 050724, θα μπορούσαν να έχουν προκύψει από τα κομμάτια του αστεριού νετρονίων που περιέρχονταν στη μαύρη τρύπα. Οι εκλάμψεις που εμφανίζονται αργότερα μπορεί να είναι από μαγνητισμένα κομμάτια του αερίου, τα οποία θα συμπεριφέρονταν διαφορετικά. Η υποστήριξη αυτού του σεναρίου συγχώνευσης είναι το γεγονός ότι το γεγονός GRB 050724 που εξερράγη πραγματοποιήθηκε στα περίχωρα ενός παλαιού, ελλειπτικού γαλαξία γεμάτο με αστέρια νετρονίων και μαύρες τρύπες.

Οι προσομοιώσεις από τους Melvyn Davies και Andrew King στο πανεπιστήμιο του Λέιτσεστερ, έχουν δώσει αποδείξεις  για μια τέτοια διάσπαση ενός άστρου νετρονίων από μια μαύρη τρύπα, συμπεριλαμβανομένου και της πρόσφατης πτώσης των τμημάτων της ύλης. Άλλες προσομοιώσεις δείχνουν αντιθέτως ότι οι συγχωνεύσεις των αστεριών νετρονίων δεν θα άφηναν καμία λάμψη μεταλαμπής.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμα INTEGRAL

Ομάδα επιστημόνων του Ευρωπαϊκού Διαστημικού Οργανισμού (ESA) χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμα INTEGRAL για να μελετήσει την προέλευση της κοσμικής ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας που είναι διάχυτη στο Σύμπαν. Στη διαδικασία αυτή χρησιμοποίησαν τον δίσκο της Γης σαν ένα τεράστιο φίλτρο για να τους βοηθήσει στον εντοπισμό των απόμακρων γιγάντιων μαύρων τρυπών από τις οποίες φαίνεται ότι πηγάζει η ακτινοβολία αυτή.

Tο διαστημικό αστεροσκοπείο INTEGRAL έχει σχεδιαστεί για να συγκεντρώνει τις πιο ενεργές ακτινοβολίες που εκτοξεύονται από τα πιο βίαια φαινόμενα στο Σύμπαν, αφού οι ακτίνες γάμα είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο ενεργές από τις οπτικές ακτινοβολίες και ιδιαίτερα επικίνδυνες για τη ζωή στη Γη.

Σε άλλες παρατηρήσεις που έχει κάνει μέχρι τώρα το INTEGRAL καταγράφηκαν οι πηγές ακτίνων γάμα του γαλαξία μας και ανακαλύφτηκαν αρκετές νέες πηγές, ενώ εντοπίστηκαν επίσης και άλλες πολύ πιο απόμακρες πηγές ακτινοβολίας γάμα, που διαρκούν από ένα εκατοστό του δευτερολέπτου έως 90 λεπτά. Oι ιδιαίτερα ενεργές πηγές ακτίνων γάμα πρέπει μάλλον να προέρχονται από ακραία φαινόμενα, όπως είναι για παράδειγμα η σύγκρουση και η συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων.

Το διαστημικό αστεροσκοπείο εκτοξεύτηκε στις 17/10/2002 με την προωθητική δύναμη ενός ρωσικού πυραύλου «Πρώτον», που είχε ύψος 57 μέτρων και βάρος 700 τόνων και ο οποίος τοποθέτησε τη διαστημοσυσκευή σε μια ελλειπτική τροχιά με χρονική περίοδο 72 ωρών, που το φέρνει σε ελάχιστη απόσταση από τη Γη 9.000 χλμ. και μέγιστη 153.000 χλμ. Tο όλο σύμπλεγμα έχει βάρος τεσσάρων τόνων, περιλαμβανομένων και των καυσίμων που απαιτούνται για τους διάφορους  ελιγμούς του, και αποτελείται από δύο βασικά τμήματα, τη μονάδα εξυπηρέτησης και τη μονάδα παρατηρήσεων που αποτελείται από 4 επιστημονικά όργανα. Η διάμετρος του συμπλέγματος είναι 3,7 μ. και το ύψος του 5 μ., ενώ τα πτερύγια ηλιακών κυψελίδων με μήκος 16 μ. παρέχουν στο όλο σύμπλεγμα τον απαιτούμενο  ηλεκτρισμό.