Υπέρθερμα καυτά αέρια μακριά από τη γειτονιά μαύρης οπής

Από σελίδα του Chandra, 12 Δεκεμβρίου 2002

Η πιο πρόσφατη φωτογραφία που λήφθηκε από το Chandra του δυαδικού συστήματος SS 433 δείχνει δύο υψηλής ταχύτητας λοβούς με αέριο  θερμοκρασίας 50 εκατομμυρίων βαθμούς, 5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά στις αντίθετες πλευρές ενός δυαδικού συστήματος μαύρης οπής.

Όπως δείχνει η εικόνα, το δυαδικό σύστημα, που έχει μια διάμετρο αρκετά εκατομμύρια φορές μικρότερη από την απόσταση ανάμεσα στους λοβούς, περιέχει ένα μεγάλο άστρο και μια μαύρη οπή με ένα δίσκο καυτού υλικού. Το υλικό εξέρχεται από το δίσκο σε περιορισμένες πίδακες που αργά ταλαντεύονται (παριστάνεται με μπλε κυκλικό τόξο), ή κλονίζονται γύρω από ένα σταθερό άξονα (σημειώνεται με λευκή γραμμή).

Η ομάδα των επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ και του Εθνικού Ιδρύματος για τη Διαστημική Έρευνα (SRON) στην Ουτρέχτη στην Ολλανδία, παρατήρησε την πηγή SS433, ένα δυαδικό σύστημα αστεριών στο γαλαξία μας που αποτελείται από μια μαύρη οπή και ένα ογκώδες αστέρι. Ένα βασικό εύρημα ήταν τα γρήγορα κινούμενα καυτά άτομα σιδήρου.

Οι ενέργειες των ακτίνων X από τα άτομα σιδήρου στα δύο νέφη μετατοπίστηκαν κάτω από την επίδραση Doppler. Με τη μέτρηση αυτής της μετατόπισης, κατάλαβαν οι επιστήμονες ότι οι λοβοί απομακρύνονται από τη γειτονιά της μαύρης οπής προς αντίθετες κατευθύνσεις. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι ο ένας λοβός κινείται κατά μήκος μιας γραμμής που πλησιάζει προς τη Γη ενώ ο άλλος μια κινείται μακριά από τη Γη.

Η ανίχνευση των λοβών με καυτό αέριο τόσο μακριά από την κεντρική μαύρη οπή ήταν μια έκπληξη επειδή προηγούμενες παρατηρήσεις από το Chandra και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble είχαν δείξει ότι το αέριο ψυχόταν καθώς αυτό διαστελλόταν μακριά από τη γειτονιά της μαύρης οπής σε στενούς πίδακες. Αυτό οδήγησε τους επιστήμονες να προβλέψουν πως δεν θα βρουν καυτό αέριο πέραν λίγων εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη μαύρη οπή.

Αυτή η παρατήρηση υποδεικνύει ότι το αέριο στους πίδακες έχει ξαναθερμανθεί, λόγω συγκρούσεων μεταξύ μικρών τμημάτων αερίου. Μακρές οπτικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι αναβλύζει ύλη κάθε λίγα λεπτά από τη γειτονιά της μαύρης οπής σε μορφή μικρών σφαιριδίων αερίου. Αυτά τα σφαιρίδια ταξιδεύουν χώρια με ταχύτητες περίπου ένα τέταρτο της ταχύτητας του φωτός για αρκετούς μήνες δίχως να συγκρουστούν έως ότου ένα γρηγορότερο μικρό σφαιρίδιο σταματήσει ένα βραδύτερο, δημιουργώντας μια καραμπόλα που ξαναθερμαίνει το αέριο.

Το SS 433 είναι παρόμοιο με το δυαδικό σύστημα XTE J1550-564. Και στα δύο υπάρχουν μαύρες οπές που παράγουν πίδακες αερίων υψηλής ταχύτητας. Πάντως υπάρχουν και σημαντικές διαφορές. Οι λοβοί που εκπέμπουν ακτίνες-Χ από το XTE J1550 παρατηρούνται πιο μακριά από τις μαύρες οπές από ό,τι στο SS 433, και οι λοβοί των ακτίνων-Χ από το XTE J1550 εμφανίζονται να παράγονται από μαγνητισμένο νέφος ενεργητικών ηλεκτρονίων, όχι νέφος καυτών αερίων όπως στο SS 433. Αυτές οι διαφορές μπορεί να οφείλονται στη μάζα των συνοδών αστέρων, που είναι εντελώς ανόμοιοι. Στο XTE J1550, ο συνοδός αστέρας έχει μια μάζα παρόμοι του ήλιου μας, ενώ του SS 433, ο συνοδός αστέρας είναι περίπου 20 φορές μεγαλύτερος του Ήλιου μας. Ίσως ο ταχύς ρυθμός που της εξατμίσεως της μάζας από το μεγάλο συνοδό αστέρι να επηρεάζει τους πίδακες του SS 433.