Μια αστρική μαύρη τρύπα πολύ πιο βαριά από όσο η θεωρία προβλέπει μπερδεύει τους αστρονόμους

Πηγή: space.com, 17 Οκτωβρίου 2007

Οι αστρικές μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν αστέρια με μάζες 20 φορές περίπου αυτής του ήλιου καταρρέουν κάτω από την επίδραση της βαρύτητάς τους στο τέλος της ζωής τους. Οι περισσότερες αστρικές μαύρες τρύπες ζυγίζουν περίπου 10 ηλιακές μάζες όταν απομακρυνθούν τα εξωτερικά στρώματα μακριά, ενώ τα μοντέλα της εξέλιξης των άστρων έχουν δυσκολία να παράγουν μαύρες τρύπες πιο βαριές από αυτό το όριο.

Αυτή η μαύρη τρύπα όμως είναι 16 ηλιακές μάζες, ενώ ένα άλλο άστρο (με 70 ηλιακές μάζες) στρέφεται γύρω της στο σπειροειδή γαλαξία Messier 33, που βρίσκεται 2,7 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Μαζί (μαύρη τρύπα και άστρο) αποτελούν το σύστημα M33 Χ-7, που είναι το πιο βαρύ σύστημα που έχει ανακαλυφθεί ποτέ.

"Έχουμε πρόβλημα να χρησιμοποιήσουμε τις καθιερωμένες θεωρίες για να εξηγήσουμε αυτό το σύστημα επειδή είναι τόσο βαρύ", λέει το μέλος της ομάδας μελέτης Jerome Orosz του πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο.

Η εικόνα αναπαριστά το σύστημα μιας μαύρης τρύπας και ενός συνοδού άστρου. Ο πορτοκαλί δίσκος γύρω από την μαύρη τρύπα δείχνει το υλικό που έλκεται από το συνοδό άστρο, κάτω από την βαρυτική επίδραση της μαύρης τρύπας. Ενώ ο άνεμος από το συνοδό άστρο και το ίδιο το άστρο επηρεάζονται επίσης από την μαύρη τρύπα, και έτσι βλέπουμε ότι προς την περιοχή της το άστρο εμφανίζεται ελαφρώς παραμορφωμένο και λιγότερο πυκνό.

Η μαύρη τρύπα M33 Χ-7 είναι επίσης η πιο απόμακρη αστρική μαύρη τρύπα που παρατηρήθηκε ποτέ. Τα συμπεράσματα, που εκτέθηκαν λεπτομερώς στο περιοδικό Nature, θα μπορούσαν ώστε να βοηθήσουν να βελτιωθούν τα μοντέλα σχηματισμού των "δυαδικών" συστημάτων, που περιέχουν μια μαύρη τρύπα και ένα αστέρι.

Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει για να εξηγηθεί μία από τις φωτεινότερες εκρήξεις άστρων που παρατηρήθηκαν ποτέ.

Έκλειψη μαύρων τρυπών

Οι μαύρες τρύπες δεν μπορούν να φανούν, επειδή όλη η ύλη και το φως που εισέρχονται μέσα της είναι παγιδευμένα. Έτσι οι μαύρες τρύπες ανιχνεύονται μέσω των αποτελεσμάτων της βαρύτητας τους στα κοντινά αστέρια ή στο υλικό που στροβιλίζεται γύρω της.

Το αστέρι που τη συνοδεύει στο σύστημα M33 Χ-7 περνά άμεσα μπροστά από τη μαύρη τρύπα όπως φαίνεται από τη Γη μια φορά κάθε τρεις ημέρες, σκιάζοντας εντελώς τις εκπομπές των ακτίνων X της (σαν να γίνεται έκλειψη). Είναι το μόνο γνωστό δυαδικό σύστημα στο οποίο εμφανίζεται αυτό, και αυτή η ασυνήθιστη ρύθμιση ήταν που επέτρεψε στους αστρονόμους να υπολογίσουν τις μάζες του ζεύγους με μεγάλη ακρίβεια.

Οι σφιχτές τροχιές της μαύρης τρύπας και του άστρου προτείνουν ότι το σύστημα υποβλήθηκε σε ένα βίαιο στάδιο της εξέλιξης των άστρων, που λέγεται φάση κοινού εξωτερικού κελύφους, στο οποίο ένα άστρο στη φάση του θανάτου του πρήζεται τόσο πολύ που απορροφά το σύντροφο άστρο μέσα στο εξωτερικό αέριο κέλυφος του.

Αυτό οδηγεί είτε σε μια συγχώνευση των δύο άστρων είτε στο σχηματισμό ενός σφιχτού δυαδικού συστήματος στο οποίο το ένα αστέρι γδύθηκε από τα εξωτερικά στρώματα του ή τα αέρια κελύφη του. Η ομάδα πιστεύει ότι συνέβη το τελευταίο σενάριο στην περίπτωση του M33 Χ-7, και ότι στο αστέρι που έδιωξε τα εξωτερικά κελύφη του έγινε μια έκρηξη που το οδήγησε να γίνει σουπερνόβα προτού να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα.

Εντούτοις, κάτι ασυνήθιστο πρέπει να έχει συμβεί στο M33 Χ-7 κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης για να δημιουργηθεί μια τέτοια ογκώδη μαύρη τρύπα. "Η μαύρη τρύπα πρέπει να έχει χάσει ένα μεγάλο ποσό μάζας για να είναι τα δύο αντικείμενα τόσο κοντά," λέει ο Tomasz Bulik, αστρονόμος στο πανεπιστήμιο της Βαρσοβίας στην Πολωνία. "Αλλά αφ' ετέρου, πρέπει να έχει διατηρήσει αρκετή μάζα για να διαμορφώσει μια τέτοια βαριά μαύρη τρύπα."

Η ομάδα υπολογίζει ότι ο πρόγονος της μαύρης τρύπας πρέπει να έχει ρίξει αέριο με ένα ρυθμό 10 φορές λιγότερο από όσο προβλέπουν τα μοντέλα προτού να εκραγεί.

"Το M33 Χ-7 μπορεί έτσι να δίνει και το ανώτερο και το χαμηλότερο όριο στο ποσό της μάζας που χάνει και στο πόσο κοντά στρέφονται, που μπορεί να εμφανιστεί με ένα κοινό εξωτερικό στρώμα," προσθέτει ο Bulik.

Δίδυμες μαύρες τρύπες

Εάν άλλα βαριά αστέρια χάνουν επίσης πολύ λίγο υλικό κατά τη διάρκεια των τελευταίων σταδίων τους, θα μπορούσε να εξηγήσει και την απίστευτα φωτεινότητα της 2006gy, μία από τις φωτεινότερες σουπερνόβες που έχουν παρατηρηθεί ποτέ, λένε οι ερευνητές.

Μια ημέρα, το μοναχικό αστέρι του M33 Χ-7 θα εξαφανιστεί επίσης, Πρόκειται για ένα τεράστιο αστέρι που είναι μαζί με μια τεράστια μαύρη τρύπα, ενώ τελικά, το συνοδό άστρο θα γίνει κι αυτό σουπερνόβα. Έτσι, έπειτα θα έχουμε ένα ζεύγος μαύρων τρυπών.

Ενώ 16 ηλιακές μάζες είναι πολύ για μια αστρική μαύρη τρύπα, είναι πολύ λίγη συγκρινόμενη με τις τερατώδεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στην καρδιά πολλών μεγάλων γαλαξιών. Τέτοιες υπερβαρέες μαύρες τρύπες έχουν μάζα εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές αυτής του ήλιού μας, αλλά θεωρούνται πως διαμορφώνονται από μηχανισμούς διαφορετικούς από την αστρική μαύρη τρύπα.

Home