Το Hubble καταγράφει τη μάζα και τη θέση μιας μαύρης τρύπας για πρώτη φορά!

 

Μετά από έξι χρόνια παρατήρησης του σπειροειδούς βραχίονα Carina-Tagittarius του γαλαξία μας μέσω του τηλεσκοπίου Hubble, η NASA μπόρεσε να ανιχνεύσει τη μαύρη τρύπα που ταξιδεύει μέσω του βραχίονα που βρίσκεται περίπου 5.000 έτη φωτός μακριά. Το να περιπλανιέται κατά αυτό τον τρόπο μέσα στο γαλαξία, είναι μοναδικό για αυτήν τη μαύρη τρύπα, καθώς οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι περισσότερες είτε βρίσκονται στον πυρήνα ενός γαλαξία, είτε συνδέονται με ένα δυαδικό αστρικό σύστημα κοντά στο κέντρο. Οι μαύρες τρύπες μπορούν να παρατηρηθούν μέσω της αλληλεπίδρασής τους με αυτά.

Η συγκεκριμένη περιπλανώμενη τρύπα είναι ένας μοναχικός ταξιδιώτης στον γαλαξία μας, που οδηγεί τους επιστήμονες στο συμπέρασμα ότι όταν σχηματίστηκε πριν από εκατομμύρια χρόνια, δέχτηκε μία ώθηση από την έκρηξη σουπερνόβα που τη δημιούργησε, η οποία της έδωσε την ορμή για να την στείλει σε ταξίδι στο γαλαξία. Η NASA αναφέρει:

Οι μαύρες τρύπες που περιφέρονται στον γαλαξία μας γεννιούνται από σπάνια, τερατώδη αστέρια (που αποτελούν λιγότερο από το ένα χιλιοστό του αστρικού πληθυσμού του γαλαξία) που έχουν τουλάχιστον 20 φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο μας. Αυτά τα αστέρια φτάνοντας στο τέλος της ζωής τους, εκρήγνυνται ως σουπερνόβα και ο πυρήνας που απομένει μετά την έκρηξη, συνθλίβεται από τη βαρύτητα και μετατρέπεται σε μια μαύρη τρύπα. Επειδή η έκρηξη δεν είναι απόλυτα συμμετρική, η μαύρη τρύπα που προκύπτει, μπορεί να λάβει κάποια ώθηση και να ξεκινήσει την περιπλάνησή της στον γαλαξία μας σαν μια εκτοξευμένη οβίδα.

Το Hubble δεν μπορεί να φωτογραφίσει απευθείας μια μαύρη τρύπα, καθώς αυτή απορροφά όλο το φως, αντί να το αντανακλά. Αλλά καθώς η μαύρη τρύπα στρεβλώνει το χώρο μέσω της αλληλεπίδρασής της, το φως που προέρχεται από τα γύρω άστρα κάμπτεται από την τεράστια βαρυτική έλξη της, και στην πραγματικότητα ενισχύεται καθώς η μαύρη τρύπα περνάει από μπροστά τους, δίνοντας στους αστρονόμους τη δυνατότητα να την παρατηρήσουν μέσω αυτής της αλληλεπίδρασης.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται gravitational microlensing. “Βαρυτικός μικροφακός”, ονομάζεται η κατανομή ύλης που βρίσκεται ανάμεσα σε μία μακρινή πηγή φωτός και έναν παρατηρητή, με καμπύλωση τη διαδρομής του φωτός από την πηγή μέχρι τον παρατηρητή. Μέσω της τεράστιας βαρύτητας δημιουργούνται συνθήκες για παρατήρηση. Το φαινόμενο χαρακτηρίζεται και ως βαρυτική εστίαση και αποτελεί μία από τις προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν το 1916. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση της μάζας αντικειμένων όπως ενός πλανήτη ή ενός άστρου, ανεξάρτητα από το φως που εκπέμπουν.

Δύο ομάδες παρατήρησαν τη μαύρη τρύπα, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Hubble για να εξακριβώσουν τη θέση της. Μία με επικεφαλής τον Kailash Sahu του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ, και η άλλη με επικεφαλής τον Casey Lam του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ. Και οι δύο κατέληξαν σε σχετικά διαφορετικά συμπεράσματα ως προς το μέγεθος, αλλά συμφωνήσαν στο ότι η μαύρη τρύπα είναι πράγματι παρούσα και σε μεγάλο βαθμό συμπαγής.

Το Hubble παρατήρησε το κοντινό φως σε σχέση με τη μαύρη τρύπα, καθώς ενισχύθηκε και στρεβλώθηκε σε μια περίοδο 270 ημερών. Οι 2 ομάδες χρειάστηκαν 6 χρόνια για να επεξεργαστούν τα δεδομένα και να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι μπορεί όντως να πρόκειται για μια μαύρη τρύπα που ταξιδεύει στον γαλαξία μας.

Παρόλο που οι ομάδες πιστεύουν ότι είναι μια μαύρη τρύπα, παραδέχονται επίσης ότι θα μπορούσε να είναι ένας κοντινός αστέρας νετρονίων. (Ο αστέρας νετρονίων είναι ένα είδος αστρικού κατάλοιπου που μπορεί να προκύψει από τη βαρυτική κατάρρευση ενός αστέρα μεγάλης μάζας μετά από μία έκρηξη supernova, και αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από νετρόνια, υποατομικά σωματίδια χωρίς ηλεκτρικό φορτίο και με ελαφρώς μεγαλύτερη μάζα από τα πρωτόνια). Η εκτιμώμενη μάζα του αντικειμένου σύμφωνα με την ομάδα του Casey Lam, είναι μεταξύ 1,6 και 4,4 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Στις ψηλότερες τιμές αυτού του εύρους, το αντικείμενο μπορεί να είναι μια μαύρη τρύπα, ενώ στις χαμηλότερες, μπορεί να πρόκειται για αστέρα νετρονίων. Η Jessica Lu από την ομάδα παρατήρησης του Μπέρκλεϊ αναφέρει:

Όσο και αν θα θέλαμε να πούμε ότι είναι σίγουρα μια μαύρη τρύπα, πρέπει να αναφέρουμε όλες τις πιθανές εκδοχές. Αυτές περιλαμβάνουν μαύρες τρύπες μικρότερης μάζας και πιθανώς ένα αστέρι νετρονίων.

Ενώ ο Casey Lam ο υπεύθυνος της ίδιας ομάδας παρατήρησης αναφέρει:

Ότι και να είναι, το αντικείμενο αυτό είναι το πρώτο σκοτεινό αστρικό υπόλειμμα έκρηξης σουπερνόβα περιπλανώμενο στον γαλαξία που ανακαλύφθηκε, χωρίς να συνοδεύεται από άλλο άστρο.

Η δεύτερη ομάδα με επικεφαλής τον Kailash Sahu, εκτιμά ότι το αντικείμενο έχει μάζα πάνω από 7 ηλιακές μάζες και ταξιδεύει μέσω του γαλαξία του Γαλαξία με πάνω από 100.000 μίλια την ώρα. Αρκετά γρήγορα για να ταξιδέψει από τη Γη στη Σελήνη σε λιγότερο από τρεις ώρες.

Πέρα από τις παρατηρήσεις του Hubble, το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman space Telescope της NASA, θα ανακαλύψει αρκετές χιλιάδες φαινόμενα “βαρυτικού μικροφακού” από τα οποία πολλά αναμένεται να είναι μαύρες τρύπες.