Ο έλεγχος του ρυθμού περιστροφής σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα είναι ένας πολύ καλός τρόπος για τους αστρονόμους να δοκιμάσουν τη θεωρία του Αϊνστάιν κάτω από ακραίες συνθήκες - και να ρίξουν μια προσεκτική ματιά στο πόσο η έντονη βαρύτητα παραμορφώνει το ύφασμα του χωροχρόνου. Τώρα, φανταστείτε ένα τέρας… ένα τέρας που έχει μάζα περίπου 2 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας, έχει διάμετρο 2 εκατομμύρια μίλια και περιστρέφεται τόσο γρήγορα που σχεδόν σπάει την ταχύτητα του φωτός.
Φαντασία; Όχι δύσκολα. Είναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του σπειροειδούς γαλαξία NGC 1365 – και πρόκειται να μας διδάξει πολλά περισσότερα για το πώς ωριμάζουν οι μαύρες τρύπες και οι γαλαξίες.
Τι είναι αυτό που κάνει τους ερευνητές τόσο σίγουρους ότι έχουν κάνει επιτέλους οριστικούς υπολογισμούς για έναν τόσο απίστευτο ρυθμό περιστροφής σε έναν μακρινό γαλαξία; Χάρη στα δεδομένα που ελήφθησαν από τη Συστοιχία Πυρηνικών Φασματοσκοπικών Τηλεσκοπίων, ή NuSTAR, και τους δορυφόρους ακτίνων Χ XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, η ομάδα επιστημόνων κοίταξε στην καρδιά του NGC 1365 με μάτια ακτίνων Χ – σημειώνοντας την τοποθεσία του ορίζοντα γεγονότων – η άκρη της περιστρεφόμενης τρύπας όπου ο περιβάλλοντας χώρος αρχίζει να σύρεται στο στόμα του θηρίου.
«Μπορούμε να ανιχνεύσουμε την ύλη καθώς στροβιλίζεται σε μια μαύρη τρύπα χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ που εκπέμπονται από περιοχές πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα», δήλωσε η συν-συγγραφέας μιας νέας μελέτης, η κύρια ερευνήτρια του NuSTAR, Fiona Harrison του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια στην Πασαντένα. «Η ακτινοβολία που βλέπουμε είναι παραμορφωμένη και παραμορφωμένη από τις κινήσεις των σωματιδίων και την απίστευτα ισχυρή βαρύτητα της μαύρης τρύπας».
Ωστόσο, οι μελέτες δεν σταμάτησαν εκεί, προχώρησαν στην εσωτερική άκρη για να συμπεριλάβουν τη θέση του δίσκου προσαύξησης. Εδώ είναι η «Εσώτερη σταθερή κυκλική τροχιά» - το παροιμιώδες σημείο χωρίς επιστροφή. Αυτή η περιοχή σχετίζεται άμεσα με τον ρυθμό περιστροφής μιας μαύρης τρύπας. Επειδή ο χωροχρόνος είναι παραμορφωμένος σε αυτήν την περιοχή, μερικοί από αυτόν μπορούν να πλησιάσουν ακόμη περισσότερο το ISCO πριν έλκονται. αστρονόμοι για να δουν πέρα από τα καλυμμένα σύννεφα σκόνης που μόνο μπέρδευαν τις προηγούμενες αναγνώσεις. Αυτά τα νέα ευρήματα μας δείχνουν ότι δεν είναι η σκόνη που παραμορφώνει τις ακτίνες Χ – αλλά η συντριπτική βαρύτητα.
Οι επιστήμονες μετρούν τους ρυθμούς περιστροφής των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών διαχέοντας το φως των ακτίνων Χ σε διαφορετικά χρώματα. Πίστωση εικόνας: NASA/JPL-Caltech
«Είναι η πρώτη φορά που κάποιος έχει μετρήσει με ακρίβεια την περιστροφή μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Guido Risaliti του Κέντρου Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν (CfA) και του Παρατηρητηρίου INAF — Arcetri.
«Αν μπορούσα να προσθέσω ένα όργανο στο XMM-Newton, θα ήταν ένα τηλεσκόπιο όπως το NuSTAR», δήλωσε ο Norbert Schartel, επιστήμονας του έργου XMM-Newton στο Ευρωπαϊκό Διαστημικό Κέντρο Αστρονομίας στη Μαδρίτη. «Οι ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας παρείχαν ένα βασικό κομμάτι παζλ που λείπει για την επίλυση αυτού του προβλήματος».
Παρόλο που η κεντρική μαύρη τρύπα στο NGC 1365 είναι τώρα ένα τέρας, δεν ξεκίνησε ως ένα. Όπως όλα τα πράγματα, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του γαλαξία, εξελίχθηκε με το χρόνο. Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών απέκτησε περίμετρο καθώς κατανάλωνε αστέρια και αέριο - πιθανώς ακόμη και να συγχωνευθεί με άλλες μαύρες τρύπες στην πορεία.
«Η περιστροφή της μαύρης τρύπας είναι μια ανάμνηση, μια καταγραφή της προηγούμενης ιστορίας του γαλαξία στο σύνολό της», εξήγησε ο Risaliti.
«Αυτά τα τέρατα, με μάζες από εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήλιου, σχηματίζονται ως μικροί σπόροι στο πρώιμο σύμπαν και αναπτύσσονται καταπίνοντας αστέρια και αέρια στους γαλαξίες υποδοχής τους, συγχωνεύονται με άλλες γιγάντιες μαύρες τρύπες όταν οι γαλαξίες συγκρούονται ή και τα δύο », δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Guido Risaliti του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης και του Ιταλικού Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής.
Αυτή η νέα περιστροφή στις μαύρες τρύπες μας έδειξε ότι ένα τέρας μπορεί να αναδυθεί από «διατεταγμένη προσαύξηση» – και όχι απλά από τυχαία πολλαπλά συμβάντα. Η ομάδα θα συνεχίσει τις μελέτες της για να δει πώς αλλάζουν παράγοντες εκτός της περιστροφής της μαύρης τρύπας με την πάροδο του χρόνου και θα συνεχίσει να παρατηρεί πολλές άλλες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με το NuSTAR και το XMM-Newton.
«Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό για τον τομέα της επιστήμης των μαύρων τρυπών», δήλωσε ο Lou Kaluzienski, επιστήμονας του προγράμματος NuSTAR στα κεντρικά γραφεία της NASA στην Ουάσιγκτον, DC. «Τα τηλεσκόπια της NASA και της ESA αντιμετώπισαν αυτό το πρόβλημα από κοινού. Σε συνδυασμό με τις παρατηρήσεις ακτίνων Χ χαμηλότερης ενέργειας που πραγματοποιήθηκαν με το XMM-Newton, οι άνευ προηγουμένου ικανότητες του NuSTAR για τη μέτρηση των ακτίνων Χ υψηλότερης ενέργειας παρείχαν ένα ουσιαστικό κομμάτι παζλ που λείπει για την επίλυση αυτού του προβλήματος».
Πηγή αρχικής ιστορίας: Δελτίο ειδήσεων JPL/NASA .
