Η πιο μεγάλη αστρική μαύρη τρύπα

Πηγή: Science Daily, 30 Οκτωβρίου 2007

Αστρονόμοι ανακάλυψαν μια τεράστια μαύρη τρύπα γύρω από την οποία στρέφεται ένα καυτό και ιδιαίτερα εξελιγμένο άστρο, κάπου 1.8 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό της Κασσιόπειας. Η μαύρη τρύπα έχει μάζα 24 έως 33 φορές αυτής του ήλιου μας, και είναι η μεγαλύτερη που έχουμε δει ποτέ, ενώ βρίσκεται στον γειτονικό μας νάνο γαλαξία IC 10.

Αριστερά, βλέπουμε μια καλλιτεχνική απεικόνιση μιας μαύρης τρύπας που βρίσκεται πάνω αριστερά ενώ το αστέρι-συνοδός της είναι δεξιά κάτω.

Οι αστρικές μαύρες τρύπες όπως ξέρουμε σχηματίζονται μετά από τους θανάσιμους σπασμούς του μητρικού άστρου, και είναι μικρότερες από τις τερατώδεις μαύρες τρύπες, που βρίσκονται στο κέντρο των γαλαξιών. 

Η προηγούμενη μεγαλύτερη μαύρη τρύπα που ξέραμε είχε μάζα 16 μόνο φορές αυτής του ήλιου μας, στον γαλαξία M33.

Ένα άστρο εκπέμπει αέρια, ο γνωστός αστρικός άνεμος, που ένα μέρος του  κατευθύνεται προς την μαύρη τρύπα με μια σπειροειδή τροχιά, κι αφού θερμαίνεται εκπέμπει ισχυρές ακτίνες-Χ, προτού αυτή η ύλη διασχίσει το σημείο μη επιστροφής (δίσκος προσαύξησης).

Τον Νοέμβριο του 2006, η Andrea Prestwich του Σμισθονιτικού Κέντρου για την Αστροφυσική του Χάρβαρντ στη Μασαχουσέτη, και οι συναδέλφοι της παρατήρησε το νάνο γαλαξία  IC 10 με το παρατηρητήριο Chandra των ακτίνων X της NASA.

Η ομάδα ανακάλυψε ότι η φωτεινότερη πηγή ακτίνων X αυτού του γαλαξία, IC 10 X-1, είχε απότομες μεταβολές στην φωτεινότητα των ακτίνων X. Τέτοια συμπεριφορά δείχνει ότι ένα αστέρι-συνοδός περνά μπροστά από μια μαύρη τρύπα, εμποδίζοντας περιοδικά τις ακτίνες X, και δημιουργώντας μια έκλειψη. Στα τέλη του Νοεμβρίου 2006, ο δορυφόρος Swift της NASA επιβεβαίωσε τις εκλείψεις και αποκάλυψε λεπτομέρειες για την τροχιά του αστεριού.

Το αστέρι στο σύστημα IC 10 X-1  εμφανίζεται να είναι σε τροχιά πάνω στο επίπεδο που βρίσκεται σχεδόν στην γραμμή που συνδέει το άστρο με τη Γη, κι έτσι με μια απλή εφαρμογή των νόμων του Kepler είδαμε ότι η μαύρη τρύπα στο σύστημα έχει μάζα τουλάχιστον 24 φορές του ήλιου.

Η μεγάλη μάζα της μαύρης τρύπας είναι εκπληκτική επειδή τα μεγάλα αστέρια παράγουν ισχυρούς ανέμους, που εκπέμπουν αέρια μάζα ισοδύναμη με τη μάζα πολλών ήλιων προτού να εκραγούν σαν υπερκαινοφανείς. Οι υπολογισμοί υποδεικνύουν ότι τα βαριά αστέρια στον γαλαξία μας αφήνουν πίσω τους μαύρες τρύπες, όχι βαρύτερες από, περίπου, 15 ήλιους.

Η μαύρη τρύπα του IC 10 X-1 έχει αυξήσει τη μάζα του καταπίνοντας το αέριο που φεύγει από το αστέρι συνοδό του, αλλά ο ρυθμός αύξησης είναι τόσο αργός που η μαύρη τρύπα θα είχε κερδίσει λιγότερο από 1 ή 2 ηλιακές μάζες σε όλη του τη ζωή. "Αυτή η μαύρη τρύπα ήταν γεννημένη χοντρή, δεν έγινε 'παχιά' στη διαδρομή", λέει ο αστροφυσικός Richard Mushotzky του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων της NASA, που όμως δεν είναι μέλος της ομάδας ανακάλυψης.

Το αστέρι - γεννήτορας της μαύρης τρύπας - άρχισε πιθανώς τη ζωή του με 60 ή περισσότερες ηλιακές μάζες. Σαν τον γαλαξία που την φιλοξενούσε, ήταν πιθανώς φτωχό σε στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο.

Στα ογκώδη, φωτεινά αστέρια με ένα υψηλό ποσοστό βαριών στοιχείων, τα πρόσθετα ηλεκτρόνια των στοιχείων, όπως ο άνθρακας και το οξυγόνο, "αισθάνονται" την εξωτερική πίεση του φωτός και είναι πιο επιρρεπή να απομακρυνθούν μακριά με αστρικούς ανέμους.

Αλλά με το άστρο (ο πρόγονος δηλαδή της μαύρης τρύπας) να έχει ένα χαμηλό ποσοστό βαριών στοιχείων, έριξε στο διάστημα λίγη συγκριτικά μάζα προτού να εκραγεί, κι έτσι θα μπορούσε να αφήσει πίσω του μια βαρύτερη μαύρη τρύπα.

"Τα βαριά αστέρια στο Γαλαξία μας σήμερα πιθανώς δεν παράγουν πολύ βαριές αστρικές μαύρες τρύπες, όπως αυτή," λέει ο Roy Kilgard του Πανεπιστημίου Wesleyan  στο Middletown. "Αλλά θα μπορούσαν να υπάρχουν εκατομμύρια βαριές αστρικές μαύρες τρύπες κρυμμένες εκεί πάνω, που να γεννήθηκαν νωρίς στην ιστορία του Γαλαξία, προτού να έχει πιθανότητα να ενισχυθεί με βαριά στοιχεία."