"Ιστορία επιβίωσης", γύρω από μία μαύρη τρύπα!

Οι αστρονόμοι έχουν την πεποίθηση ότι ανακάλυψαν μία εντυπωσιακή ιστορία επιβίωσης: ένα αστέρι που είχε μια ‘αψιμαχία’ με μια γιγαντιαία μαύρη τρύπα, επέζησε για να πει την ιστορία του μέσω της ακτινοβολίας Χ.

Τα δεδομένα από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA και το XMM-Newton της ESA αποκάλυψαν την ιστορία που ξεκίνησε όταν ένα γιγαντιαίο κόκκινο αστέρι βρέθηκε να περιπλανιέται πολύ κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα σε έναν γαλαξία περίπου 250 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Η μαύρη τρύπα, που βρίσκεται στον γαλαξία που ονομάζεται GSN 069, έχει μάζα περίπου 400.000 φορές την μάζα του Ήλιου και κατατάσσεται στο κάτω όριο της κλίμακας για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.

Μόλις ο κόκκινος γίγαντας αιχμαλωτίστηκε από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας, τα εξωτερικά στρώματα υδρογόνου του αστεριού απογυμνώθηκαν και απορροφήθηκαν από αυτήν, αφήνοντας μόνο τον πυρήνα του, έναν λευκό νάνο.

«Από την ερμηνεία των δεδομένων ακτίνων Χ, φαίνεται ότι ο λευκός νάνος επέζησε, αλλά δεν διέφυγε», δήλωσε ο Andrew King του Πανεπιστημίου του Λέστερ στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο οποίος πραγματοποίησε αυτή τη μελέτη. «Έχει παγιδευτεί σε μια ελλειπτική τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα, κάνοντας ένα ταξίδι γύρω της περίπου κάθε εννέα ώρες».

Καθώς ο λευκός νάνος εκτελεί την ελλειπτική τροχιά του σχεδόν τρεις φορές την ημέρα, η μαύρη τρύπα τραβά και άλλο υλικό κατά την πλησιέστερη προσέγγισή του (η οποία δεν είναι πάνω από 15 φορές την ακτίνα του ορίζοντα γεγονότων - το σημείο της μη επιστροφής της μαύρης τρύπας). Το αστρικό υλικό εισέρχεται σε έναν δίσκο που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα και απελευθερώνει μια έκλαμψη ακτίνων Χ που ανιχνεύουν το Chandra και το XMM-Newton. Επιπλέον, ο King προβλέπει ότι κύματα βαρύτητας θα εκπέμπονται από το ζευγάρι μαύρης τρύπας και λευκού νάνου, ειδικά όταν προσεγγίζουν στο πλησιέστερο σημείο τους.

Ποιο θα είναι το μέλλον του άστρου και της τροχιάς του; Η συνδυασμένη επίδραση των βαρυτικών κυμάτων και η μείωση του μεγέθους του αστεριού καθώς χάνει μάζα, θα αναγκάσει την τροχιά να γίνει πιο κυκλική και να αυξηθεί σε μέγεθος. Καθώς σιγά – σιγά η απόσταση του λευκού νάνου από τη μαύρη τρύπα αυξάνεται, ο ρυθμός απώλειας μάζας επιβραδύνεται σταθερά.

«Θα προσπαθήσει σκληρά να ξεφύγει, αλλά ουσιαστικά δεν υπάρχει πλήρης διαφυγή. Η μαύρη τρύπα θα συνεχίσει να το ‘τρώει’, αλλά όλο και πιο αργά, ποτέ όμως δεν θα σταματήσει», είπε ο King. «Αυτή η απώλεια μάζας του άστρου θα συνεχισθεί ακόμη και μέχρι ο λευκός νάνος να φθάσει την μάζα του Δία, σε περίπου ένα τρισεκατομμύριο χρόνια. Αυτός θα ήταν ένας εξαιρετικά αργός και περίπλοκος τρόπος για το σύμπαν για να δημιουργήσει έναν πλανήτη!».

Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει πολλά αστέρια που έχουν διαμελισθεί από συναντήσεις με μαύρες τρύπες, αλλά υπάρχουν πολύ λίγες πιθανές περιπτώσεις αστεριών που πιθανότατα κατάφεραν να επιζήσουν.

Οι σχετικά μακρινές προσεγγίσεις άστρων με μαύρες τρύπες θα πρέπει να είναι πιο συχνές από τις άμεσες συγκρούσεις, λαμβάνοντας υπόψη τα στατιστικά στοιχεία των κοσμικών μοτίβων κίνησης, αλλά δεν μπορούμε να μάθουμε πολλά για αρκετούς λόγους. Πρώτον, χρειάζεται ένα σχετικά μεγάλης μάζας άστρο, ώστε να επιζήσει και να ολοκληρώσει μια τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα για να δουν οι αστρονόμοι επαναλαμβανόμενες εκρήξεις ακτίνων Χ. Ένα δεύτερο ζήτημα είναι ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που είναι πολύ πιο μεγάλες από αυτές στον GSN 069 μπορεί να καταπιούν άμεσα ένα αστέρι παρά να το θέσουν σε τροχιά. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι αστρονόμοι δεν θα παρατηρούσαν τίποτα.

«Ένα τέτοιο συμβάν θα ήταν ανιχνεύσιμο με την σημερινή τεχνολογία μας για πολύ μικρό χρονικό διάστημα, σε αστρονομικούς όρους – μόλις για 2000 χρόνια», δήλωσε ο King. «Έτσι, ήμασταν εξαιρετικά τυχεροί που το εντοπίσαμε, σίγουρα υπάρχουν πολλά περισσότερα που έχουμε χάσει. Τέτοιες συναντήσεις θα μπορούσαν να είναι ένας από τους κύριους τρόπους που αυξάνεται το μέγεθος των μαύρων οπών όπως αυτή στον GSN 069».

Ο King υπολόγισε ότι ο λευκός νάνος έχει μάζα μόλις τα δύο δέκατα της μάζας του Ήλιου. Εάν ο λευκός νάνος είναι ο πυρήνας του κόκκινου γίγαντα που έχει απογυμνωθεί εντελώς από το υδρογόνο του, τότε θα πρέπει να είναι πλούσιος σε ήλιο. Το ήλιο θα έχει δημιουργηθεί από τη σύντηξη ατόμων υδρογόνου κατά την εξέλιξη του κόκκινου γίγαντα πριν εγκλωβισθεί από την μαύρη τρύπα.

«Είναι εντυπωσιακό ότι η τροχιά, η μάζα και η σύνθεση ενός μικροσκοπικού αστεριού, 250 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μπορεί να υπολογισθεί», δήλωσε ο King.

Ο King έκανε μια πρόβλεψη με βάση το σενάριό του. Επειδή ο λευκός νάνος είναι τόσο κοντά στη μαύρη τρύπα, τα αποτελέσματα από τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας σημαίνουν ότι η κατεύθυνση του άξονα της ελλειπτικής τροχιάς θα πρέπει να ταλαντεύεται ή να περιστρέφεται. Αυτή η ταλάντευση πρέπει να επαναλαμβάνεται κάθε δύο ημέρες και πιθανά να είναι ανιχνεύσιμη με αρκετά λεπτομερείς παρατηρήσεις.

ΠΗΓΗ:https://phys.org

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Καλλιτεχνική απόδοση μιας μαύρης τρύπας που απορροφά το υλικό ενός κόκκινου άστρου. Credit: NASA; S. Gezari, TheJohns Hopkins University; and J. Guillochon, University of California, SantaCruz. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Έκρηξη μαύρης τρύπας: η ισχυρότερη που έχει εντοπισθεί!