Παρασκευή, 15 Αυγούστου 2014

Περιμένοντας το θηρίο να ξυπνήσει...


Αδρανής προς το παρόν είναι η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα, που οι επιστήμονες εκτιμούν ότι υπάρχει στο κέντρο του Γαλαξία, αλλά δεν αποκλείεται να ξαναδώσει σύντομα σημάδια της ύπαρξής της



Καλλιτεχνική απεικόνιση της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία, με εμφανιζόμενο το ένα από τα δύο τζετ ύλης και ακτινοβολίας που προκαλεί κατά μήκος του άξονα περιστροφής της

Ενα «θηρίο» στην καρδιά του Γαλαξία μας κρύβεται τόσο αθόρυβα, που για πολύ καιρό οι επιστήμονες αμφέβαλλαν για την ύπαρξή του. Η πρώτη ένδειξη για το «τέρας» ήρθε το Φλεβάρη του 1974, όταν ανακαλύφθηκε μια ασυνήθιστα συμπαγής πηγή ραδιοκυμάτων, ακριβώς στο κέντρο του Γαλαξία, 26.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη. Το αινιγματικό αντικείμενο που εξέπεμπε τα ραδιοκύματα ονομάστηκε Τοξότης Α* (διαβάζεται «Α άστρο»), από το όνομα του αστερισμού μέσα στον οποίο βρίσκεται στον ουρανό. Μετά ήρθαν κι άλλες ενδείξεις για την ύπαρξη κάποιου περίεργου σώματος στη γειτονιά αυτή: Μια ροή ακτίνων Χ από το ίδιο σημείο, «πλοκάμια» διεγερμένου αερίου που το περιέβαλλαν και, το πιο καθοριστικό, μια μικρή ομάδα άστρων, που περιφερόταν γύρω του με απίστευτη ταχύτητα, χωρίς εμφανή λόγο.
Η παρακολούθηση της κίνησης αυτών των άστρων επέτρεψε στους επιστήμονες να υπολογίσουν τη μάζα του αόρατου αντικειμένου που ευθυνόταν για το φαινόμενο. Από το σημείο αυτό και μετά οικοδόμησαν μια πειστική θεωρία ότι ο Τοξότης Α* ήταν στην πραγματικότητα μια μαύρη τρύπα, η μεγαλύτερη στο Γαλαξία, με μάζα 4,3 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ηλιου και διάμετρο 25 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Στο εξωτερικό όριο της μαύρης τρύπας, γνωστό ως ορίζοντα γεγονότων, ο χωροχρόνος παραμορφώνεται έντονα και δημιουργεί κάτι σαν πηγάδι, όπου οτιδήποτε βρεθεί εκεί πέφτει προς τη μαύρη τρύπα με την ταχύτητα του φωτός. Το τι απογίνεται αυτό το υλικό δεν είναι σαφές από τη θεωρία για τις μαύρες τρύπες. Εκείνο που είναι σαφές, είναι ότι από τη στιγμή που θα πέσει στην αρπάγη της μαύρης τρύπας, το υλικό δεν επανεμφανίζεται πια.
                    
                 Σκοτεινός ορίζοντας

          

Αυτές οι κεραίες ενός ραδιοτηλεσκοπίου στη Χιλή, που φέρει την ονομασία Μεγάλη Διάταξη Χιλιοστού/Υποχιλιοστού, πρόκειται να παρατηρήσουν τη μαύρη τρύπα με πρωτόγνωρη λεπτομέρεια, στο πλαίσιο του προγράμματος Τηλεσκόπιο του Ορίζοντα Γεγονότων

Οι μαύρες τρύπες πήραν το όνομά τους ακριβώς από το γεγονός ότι ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από την έλξη τους όταν περάσει τον ορίζοντα γεγονότων και ακριβώς γι' αυτό το λόγο είναι απολύτως μαύρες (σε όλα τα μήκη κύματος) και μόνο έμμεσα μπορεί να διαπιστωθεί η παρουσία τους (και η ύπαρξή τους). Ο ορίζοντας γεγονότων πήρε το όνομά του ακριβώς από το γεγονός ότι τίποτα δεν μπορεί να γίνει αντιληπτό από το τι συμβαίνει στο εσωτερικό του.
Με δεδομένη την τεράστια βαρυτική δύναμη του Τοξότη Α*, φαινόταν παράξενο πώς ένα τέτοιο ουράνιο σώμα μπορεί να είναι τόσο ήρεμο. Τώρα, μια ομάδα αστρονόμων, στο πανεπιστήμιο Ντιντερό του Παρισιού, ανακάλυψε ότι η ήπια συμπεριφορά της μαύρης τρύπας του Γαλαξία κρύβει ένα άγριο παρελθόν. Εντόπισε την «ηχώ» προηγούμενων δραστήριων επεισοδίων της ζωής του Τοξότη Α*. Αλλες παρατηρήσεις δείχνουν ότι και ο σημερινός ύπνος της μαύρης τρύπας δεν είναι τόσο ήπιος όσο θεωρούνταν στο παρελθόν. Ισως μάλιστα έως το τέλος του έτους να ξανακάνει αισθητή την παρουσία της.
Από μόνες τους οι μαύρες τρύπες είναι τελείως αδρανείς (πέραν της βαρυτικής έλξης τους φυσικά). Αγριεύουν μόνο όταν πλησιάσει σ' αυτές ύλη, που πέφτει σε μια γρήγορη περιδίνηση, δημιουργώντας ένα δίσκο συσσώρευσης, λίγο έξω από τον ορίζοντα γεγονότων. Καθώς αυτός ο δίσκος περιδινείται προς τα μέσα γίνεται εξαιρετικά θερμός και ακτινοβολεί έντονα. Το γεγονός ότι ο Τοξότης Α* είναι τόσο αμυδρός σημαίνει ότι βρίσκεται σε φάση «δίαιτας», με ελάχιστη ύλη να ρέει προς αυτόν. Τι γίνεται όμως όταν έρχεται η ώρα του «φαγητού»;
               
               Η ηχώ από το φαγοπότι


         


Το νέφος αερίων G2 (η τροχιά του με κόκκινο χρώμα) πλησιάζει τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία, ενόσω αστέρια (τροχιές με μπλε χρώμα) περιφέρονται γύρω της. Η εικονιζόμενη προσομοίωση δείχνει τις πραγματικές θέσεις αυτών των ουράνιων σωμάτων το 2011, όταν ανακαλύφθηκε το νέφος G2

Οι επιστήμονες του πανεπιστημίου Ντιντερό μελέτησαν τις καταγραφές από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Τσάντρα, που την περίοδο 1999 - 2011 παρακολουθούσε επισταμένα τον Τοξότη Α*. Σε δημοσίευσή τους υποστηρίζουν ότι οι εξάρσεις που περιέχονται σε αυτές τις καταγραφές είναι η «ηχώ» από γεγονότα που συνέβησαν πριν από πολύ καιρό και δείχνουν λαμπρές εκλάμψεις ακτινοβολίας προερχόμενες από περιοχή κοντά στη μαύρη τρύπα, οι οποίες διήγειραν άτομα σιδήρου στα περιβάλλοντα νέφη αερίων, με αποτέλεσμα αυτή η δευτερεύουσα ακτινοβολία να φτάσει στη Γη πολύ μετά τις αρχικές εκρήξεις. Εντόπισαν μάλιστα δύο ξεχωριστές εκρήξεις με διαφορά μερικών αιώνων. Αν και πολλές λεπτομέρειες χάθηκαν μέσα στην ηχώ, η φωτεινότητα των αρχικών φαινομένων μπορεί να προσδιοριστεί και δείχνει ότι τις περιόδους εκείνες ο Τοξότης Α* ήταν τουλάχιστον ένα εκατομμύριο φορές πιο ενεργητικός σε σχέση με σήμερα. Με άλλα λόγια έλαμψε για λίγο με φωτεινότητα ενός εκατομμυρίου Ηλιων.
Η δραστηριοποίηση της μαύρης τρύπας του Γαλαξία μπορεί να έγινε επειδή γύμνωσε κάποιο γειτονικό άστρο από τα εξωτερικά στρώματα υλικού του και τα κατάπιε, ή προκάλεσε την αλληλεπίδραση μεταξύ δύο άστρων και κατανάλωσε το αέριο που απελευθερώθηκε απ' αυτή, ή ίσως κατάπιε ολόκληρους μερικούς πλανήτες.
Αλλοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι έχουν πιάσει τον Τοξότη Α* ...επί το έργον, αν και σε φαινόμενα μικρότερης κλίμακας. Σχεδόν καθημερινά, το Τσάντρα συλλαμβάνει μικρές εξάρσεις φωτεινότητας, κατά τις οποίες η μαύρη τρύπα αυξάνει τη λαμπρότητά της κατά 160 φορές για διάρκεια μερικών ωρών. Σύμφωνα με εκτιμήσεις των επιστημόνων, ίσως πρόκειται για τα παρεπόμενα από την καταβρόχθιση αστεροειδών ή κομητών με διάμετρο τουλάχιστον 10 χιλιομέτρων, που περνάνε σε απόσταση μικρότερη των 100 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη μαύρη τρύπα, με αποτέλεσμα να κομματιαστούν και να καταναλωθούν απ' αυτή.
Ενα από τα παράδοξα με τις μαύρες τρύπες, σύμφωνα με τη θεωρία, είναι ότι οδηγούν τον εαυτό τους σε περιόδους μακράς νηστείας, καθώς τις περιόδους που «τρώνε» δεν αφήνουν σχεδόν τίποτα στη γύρω περιοχή. Ισως σε μια τέτοια περίοδο αναγκαστικής «νηστείας» να οφείλεται και η σημερινή ήπια συμπεριφορά του Τοξότη Α*.
 
                 Ουράνια πυροτεχνήματα

Ισως τους επόμενους μήνες να παρακολουθήσουμε ένα νέο ξύπνημα του Τοξότη Α* (η Γη, όπως και το μεγαλύτερο μέρος του Γαλαξία, βρίσκεται πολύ μακριά για να διατρέχει οποιονδήποτε κίνδυνο απ' αυτόν). Ακόμα και αυτή την ώρα ένα μεγάλο νέφος αερίων, γνωστό ως G2, περνάει κοντά από τη μαύρη τρύπα με ταχύτητα 10 εκατομμυρίων χιλιομέτρων την ώρα. Είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες παρατηρούν ένα τέτοιο φαινόμενο. Μελέτες του ινστιτούτου Μαξ Πλανκ της Γερμανίας δείχνουν ότι η ισχυρή βαρύτητα της μαύρης τρύπας έχει στρεβλώσει το G2 δίνοντάς του μια μακρόστενη κυματιστή μορφή, με το πρώτο κομμάτι του να έχει τυλιχτεί ήδη γύρω από τον Τοξότη Α*. Το G2 θα περάσει 25 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τον ορίζοντα γεγονότων και γι' αυτό δεν υπάρχει περίπτωση να απορροφηθεί πλήρως. Ωστόσο το νέφος έχει μακρύνει τόσο πολύ που θα χρειαστεί ένα ολόκληρο γήινο έτος για να απομακρυνθεί από την περιοχή της μαύρης τρύπας και υπάρχουν πολλά περιθώρια ένα μέρος της ύλης του να καταλήξει σ' αυτή.
Το G2 ίσως δημιουργήσει «πυροτεχνήματα» και με έναν άλλο τρόπο, καθώς, σύμφωνα με τη θεωρία, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών έχουν γύρω τους πολλές άλλες μικρότερες μαύρες τρύπες, όπως τα βαρύτερα από το νερό υλικά περιδινούνται γύρω από την τρύπα της μπανιέρας που αδειάζει. Οι εκτιμήσεις των επιστημόνων μιλάνε για 20.000 μαύρες τρύπες μεγέθους πόλης, η καθεμιά με μάζα μερικές φορές τη μάζα του Ηλιου. Καθώς το G2 θα περνάει από την περιοχή αυτού του σμήνους, ίσως αλληλεπιδράσει μ' αυτές περισσότερο, παρά με το κεντρικό θηρίο. Οι εκλάμψεις από τις αλληλεπιδράσεις θα είναι ορατές στο Τσάντρα αλλά και στο διαστημικό τηλεσκόπιο NuStar της NASA. Ο,τι και να συμβεί, οι επιστήμονες θα παρακολουθούν με προσοχή, καθώς περισσότερα από 10 επίγεια αστεροσκοπεία συνεργάζονται για να δημιουργήσουν ένα ραδιοτηλεσκόπιο μεγέθους ισοδύναμου με της Γης, για να δουν και τις παραμικρές λεπτομέρειες των φαινομένων λίγο έξω από τον ορίζοντα γεγονότων.

                                                  Επιμέλεια:
                                    Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
                                             Πηγή: «Discover»

                                                                  

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου