Η πιο βαριά αστρική μαύρη τρύπα που βρέθηκε ποτέ

Πηγή: NewScientist, 22 Φεβρουαρίου 2008

Η βαρύτερη μαύρη τρύπα που διαμορφώθηκε από την κατάρρευση ενός άστρου, έχει τουλάχιστον 33 φορές το βάρος του ήλιου μας - διπλάσιο βάρος από την προηγούμενη γνωστή μεγαλύτερη αστρική μαύρη τρύπα, επιβεβαιώνουν νέες μετρήσεις.

Η βαρύτερη γνωστή αστρική μαύρη τρύπα, που έγινε από την κατάρρευση ενός άστρου βρίσκεται 1,8 εκατομμύρια έτη φωτός από τη γη στο γαλαξία IC 10

Οι μαύρες τρύπες έρχονται σε ένα εύρος μεγεθών, από τις "υπερβαρέες" θηριώδεις μαύρες τρύπες που ζυγίζουν δισεκατομμύρια φορές σαν τον ήλιο μας, έως τις αστρικές που έχουν μια μάζα μερικές φορές αυτή του ήλιου.

Αυτές οι αστρικές μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν πεθαίνει ένα βαρύ άστρο με μια υπερκαινοφανή έκρηξη, ενώ τα εξωτερικά στρώματά τους φεύγουν στο εξωτερικό διάστημα και τα εσωτερικά στρώματα (πυρήνας) καταρρέουν σε μια μαύρη τρύπα. Υπάρχουν βέβαια όρια στο πόσο βαριά μπορούν να γίνουν οι μαύρες τρύπες, με βάση τη μάζα και τη χημική σύνθεση του μητρικού άστρου.

Το προηγούμενο ρεκόρ σε βάρος το είχε μια μαύρη τρύπα στον κοντινό γαλαξία M33, που λέγεται M33 Χ-7, και είχε μετρηθεί να έχει 16 φορές τη μάζα του ήλιου.

Στα τέλη του 2007, αστρονόμοι με επικεφαλής την Andrea Prestwich από το Κέντρο Αστροφυσικής του Harvard, πρότειναν ότι μια μαύρη τρύπα, η IC 10 X-1, ήταν ακόμη πιο βαριά, υπολογίζοντας την ότι είχε 24 έως 33 φορές τη μάζα του Ήλιου.

Όμως, επειδή οι υπολογισμοί τους είχαν στηριχθεί στην τροχιά ενός άστρου συνοδού της μαύρης τρύπας, το συμπέρασμα τους ήταν αβέβαιο. Κι αυτό επειδή η τροχιά είχε υπολογιστεί από επαναλαμβανόμενες μειώσεις στη φωτεινότητα των ακτίνων X που προέρχονται από την γειτονιά της μαύρης τρύπας. Οι αστρονόμοι υποψιάστηκαν ότι οι μειώσεις εμφανίστηκαν όταν πέρναγε περιοδικά το συνοδό άστρο μπροστά από έναν δίσκο καυτής ύλης, που εξέπεμπε ακτίνες X όταν κινείται σπειροειδώς προς τη μαύρη τρύπα, αλλά δεν υπήρχαν στοιχεία για να αποδειχθεί.

Τώρα, οι αστρονόμοι Jeffrey Silverman και Alexei Filippenko στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ, έχουν επιβεβαιώσει το αποτέλεσμα αυτό μετρώντας την κίνηση του συνοδού άστρου χρησιμοποιώντας τα φάσματα που λήφθηκαν από το τηλεσκόπιο Keck Ι των 10 μέτρων στη Χαβάη.

Απώλεια βάρους

Μετρώντας την ταχύτητα και την ακτίνα της τροχιάς του άστρου που συνοδεύει τη μαύρη τρύπα μπορούμε να βρούμε τη μάζα της μαύρης τρύπας

Οι παρατηρήσεις τους προτείνουν ότι η μαύρη τρύπα είναι 23 έως 33 φορές βαρύτερη από τον ήλιο (ο αριθμός είναι αβέβαιος επειδή η μάζα του συνοδού άστρου δεν είναι γνωστή ακριβώς).

Πόσο όμως βαριά μπορεί να γίνει μια τέτοια αστρική μαύρη τρύπα; Τα αστέρια μπορούν να γεννηθούν με πάνω από 100 φορές τη μάζα του ήλιου, αλλά όσο περνά ο χρόνος ρίχνουν κάποιο υλικό στο διάστημα. Η ποσότητα που χάνουν εξαρτάται από τη χημική σύσταση τους - ακόμη και τα μεγαλύτερα αστέρια μπορούν μόλις να παραγάγουν μια μαύρη τρύπα με 16 φορές τη μάζα του ήλιου εάν γεννηθούν με μια σύνθεση παρόμοια με του ήλιου.

Τα άστρα, ωστόσο, που δεν διαθέτουν σε μεγάλη ποσότητα στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο, χάνουν υλικό πιο δύσκολα και επομένως μπορούν, όταν πεθάνουν, να σχηματίσουν μαύρη τρύπα με μάζα ίση έως και 42 φορές τη μάζα του Ήλιου, εξηγεί ο αστροφυσικός Stanford Woosley από το Πανεπιστήμιο της Santa Cruz. Όπως αποδεικνύεται, ο γειτονικός νάνος-γαλαξίας IC 10, ο οποίος φιλοξενεί τη μαύρη τρύπα, περιέχει πολύ λίγα βαριά στοιχεία.

Αινιγματική λαμπρότητα

Ο Roy Kilgard, του πανεπιστημίου των Μεθοδιστών στη πόλη Middletown του Κοννέκτικατ, λέει ότι οι βαριές  αστρικές μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να εξηγήσουν μερικές αινιγματικές φωτεινές πηγές ακτίνων X που έχουν φανεί σε άλλους γαλαξίες.

Οι "εξαιρετικά φωτεινές" πηγές είναι 10 έως 100 φορές φωτεινότερες στις ακτίνες X από τις τυπικές αστρικές μαύρες τρύπες, κι έτσι μας οδηγούν να τις χαρακτηρίσουμε σαν μια χωριστή κατηγορία "ενδιάμεσης μάζας μαύρες τρύπες". Οι μαύρες τρύπες μεσαίου βάρους θεωρούνται πως ζυγίζουν εκατοντάδες έως χιλιάδες φορές  πάνω από τον ήλιο μας και ότι εκπέμψουν ακτίνες X δεδομένου ότι 'καταπίνουν' ύλη από το περιβάλλον τους.

Οι πηγές των ακτίνων X θα μπορούσαν αντίθετα να είναι βαριές αστρικές μαύρες τρύπες - όπως η IC 10 X-1 - που υφίστανται ειδικά σε φωτεινά ξεσπάσματα των ακτίνων X, λέει ο Kilgard.

Υπάρχουν πιθανώς πολλές άλλες αστρικές μαύρες τρύπες με αυτό το εύρος μαζών που δεν έχουν ανιχνευτεί μέχρι τώρα, επειδή είναι πολύ μακριά και είναι πολύ δύσκολο να μελετηθούν, υποστηρίζει ο Kilgard. "Αναμένω στα επόμενα χρόνια ναα προσδιορίσουμε πολύ περισσότερες τέτοιες μαύρες τρύπες" συμπλήρωσε.