Επιστήμονες εντοπίζουν μυστηριώδη μαύρη τρύπα «ενδιάμεσης μάζας»
Γεννημένη από μια συγχώνευση μεταξύ δύο άλλων μαύρων οπών, το αντικείμενο GW190521 ζυγίζει 142 φορές τη μάζα του Ήλιου μας και είναι η πρώτη μαύρη τρύπα «ενδιάμεσης μάζας» που έχει παρατηρηθεί ποτέ, ανέφεραν δύο κοινοπραξίες περίπου 1.500 επιστημόνων σε ένα ζευγάρι μελετών.
«Αυτό το γεγονός είναι μια πόρτα που ανοίγει την κοσμική διαδικασία για το σχηματισμό μαύρων τρυπών», δήλωσε σε συνέντευξη Τύπου ο συν-συγγραφέας Σταύρος Κατσάνεβας, αστροφυσικός στο Ευρωπαϊκό Παρατηρητήριο Βαρύτητας. «Είναι ένας εντελώς νέος κόσμος.»
Μια αστρική μαύρη τρύπα σχηματίζεται όταν ένα αστέρι που πεθαίνει καταρρέει και έχει συνήθως μέγεθος τρεις έως δέκα ηλιακές μάζες.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου και του Γαλαξία μας, κυμαίνονται από εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Μέχρι τώρα, δεν είχαν βρεθεί μαύρες τρύπες με μάζα 100 έως 1.000 φορές από αυτήν του Ήλιου μας.
Μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή παραδείγματος στην αστροφυσική των μαύρων οπών. Τα ευρήματα αυτά, λένε οι ερευνητές, υποστηρίζουν την ιδέα ότι θα μπορούσαν να σχηματιστούν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μέσω της επαναλαμβανόμενης συγχώνευσης αυτών των μεσαίων σωμάτων.
Αυτό που οι επιστήμονες παρατήρησαν στην πραγματικότητα ήταν τα κύματα βαρύτητας που παρήχθησαν πριν από περισσότερα από επτά δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το GW190521 σχηματίστηκε από τη σύγκρουση δύο μικρότερων μαύρων οπών 85 και 65 ηλιακών μαζών.
Όταν συγκρούστηκαν μαζί, απελευθερώθηκε ενέργεια οκτώ ηλιακών μαζών, δημιουργώντας ένα από τα πιο ισχυρά γεγονότα στο Σύμπαν μετά από το Big Bang. Τα κύματα βαρύτητας μετρήθηκαν για πρώτη φορά τον Σεπτέμβριο του 2015, δίνοντας στους κύριους ερευνητές ένα Νόμπελ φυσικής δύο χρόνια αργότερα.
Πρόκληση για τα τρέχοντα μοντέλα
Το GW190521 εντοπίστηκε στις 21 Μαΐου 2019 από τρία συμβολόμετρα, τα οποία μπορούν να μετρήσουν μια μεταβολή χιλιάδες φορές μικρότερη από έναν ατομικό πυρήνα καθώς τα κύματα βαρύτητας περνούν από τη Γη.
Σύμφωνα με τις τρέχουσες γνώσεις, η βαρυτική κατάρρευση ενός αστεριού δεν μπορεί να σχηματίσει μαύρες τρύπες στην περιοχή από 60 έως 120 ηλιακές μάζες επειδή – σε αυτό το μέγεθος – τα αστέρια καταρρέουν εντελώς από την υπερκαινοφανή έκρηξη (σουπερνόβα) που συνοδεύει την κατάρρευση.
Και όμως, οι δύο μαύρες τρύπες που προκάλεσαν το GW190521 ήταν και οι δύο σε αυτό το μέγεθος.
Είναι επίσης μια ένδειξη για το πόσα πράγματα δεν είναι ακόμη γνωστά.
«Αυτή η ανίχνευση επιβεβαιώνει ότι υπάρχει ένα τεράστιο σύμπαν που μας έχει παραμείνει αόρατο», δήλωσε ο Ινδός αστροφυσικός Karan Jani. «Έχουμε πολύ περιορισμένη θεωρητική και παρατηρητική κατανόηση αυτής της αόριστης κατηγορίας μαύρης τρύπας με ενδιάμεση μάζα».
«Η ικανότητά μας να βρούμε μια μαύρη τρύπα πλάτους εκατοντάδων χιλιομέτρων από τα πέρατα του Κόσμου είναι μια από τις πιο εντυπωσιακές πραγματοποιήσεις αυτής της ανακάλυψης», πρόσθεσε ο Jani.
Οι δύο μελέτες δημοσιεύθηκαν στο Physical Review Letters και στο Astrophysical Journal Letters.
«Αυτό το γεγονός είναι μια πόρτα που ανοίγει την κοσμική διαδικασία για το σχηματισμό μαύρων τρυπών», δήλωσε σε συνέντευξη Τύπου ο συν-συγγραφέας Σταύρος Κατσάνεβας, αστροφυσικός στο Ευρωπαϊκό Παρατηρητήριο Βαρύτητας. «Είναι ένας εντελώς νέος κόσμος.»
Μια αστρική μαύρη τρύπα σχηματίζεται όταν ένα αστέρι που πεθαίνει καταρρέει και έχει συνήθως μέγεθος τρεις έως δέκα ηλιακές μάζες.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου και του Γαλαξία μας, κυμαίνονται από εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Μέχρι τώρα, δεν είχαν βρεθεί μαύρες τρύπες με μάζα 100 έως 1.000 φορές από αυτήν του Ήλιου μας.
Μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή παραδείγματος στην αστροφυσική των μαύρων οπών. Τα ευρήματα αυτά, λένε οι ερευνητές, υποστηρίζουν την ιδέα ότι θα μπορούσαν να σχηματιστούν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μέσω της επαναλαμβανόμενης συγχώνευσης αυτών των μεσαίων σωμάτων.
Αυτό που οι επιστήμονες παρατήρησαν στην πραγματικότητα ήταν τα κύματα βαρύτητας που παρήχθησαν πριν από περισσότερα από επτά δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το GW190521 σχηματίστηκε από τη σύγκρουση δύο μικρότερων μαύρων οπών 85 και 65 ηλιακών μαζών.
Όταν συγκρούστηκαν μαζί, απελευθερώθηκε ενέργεια οκτώ ηλιακών μαζών, δημιουργώντας ένα από τα πιο ισχυρά γεγονότα στο Σύμπαν μετά από το Big Bang. Τα κύματα βαρύτητας μετρήθηκαν για πρώτη φορά τον Σεπτέμβριο του 2015, δίνοντας στους κύριους ερευνητές ένα Νόμπελ φυσικής δύο χρόνια αργότερα.
Πρόκληση για τα τρέχοντα μοντέλα
Το GW190521 εντοπίστηκε στις 21 Μαΐου 2019 από τρία συμβολόμετρα, τα οποία μπορούν να μετρήσουν μια μεταβολή χιλιάδες φορές μικρότερη από έναν ατομικό πυρήνα καθώς τα κύματα βαρύτητας περνούν από τη Γη.
Σύμφωνα με τις τρέχουσες γνώσεις, η βαρυτική κατάρρευση ενός αστεριού δεν μπορεί να σχηματίσει μαύρες τρύπες στην περιοχή από 60 έως 120 ηλιακές μάζες επειδή – σε αυτό το μέγεθος – τα αστέρια καταρρέουν εντελώς από την υπερκαινοφανή έκρηξη (σουπερνόβα) που συνοδεύει την κατάρρευση.
Και όμως, οι δύο μαύρες τρύπες που προκάλεσαν το GW190521 ήταν και οι δύο σε αυτό το μέγεθος.
Είναι επίσης μια ένδειξη για το πόσα πράγματα δεν είναι ακόμη γνωστά.
«Αυτή η ανίχνευση επιβεβαιώνει ότι υπάρχει ένα τεράστιο σύμπαν που μας έχει παραμείνει αόρατο», δήλωσε ο Ινδός αστροφυσικός Karan Jani. «Έχουμε πολύ περιορισμένη θεωρητική και παρατηρητική κατανόηση αυτής της αόριστης κατηγορίας μαύρης τρύπας με ενδιάμεση μάζα».
«Η ικανότητά μας να βρούμε μια μαύρη τρύπα πλάτους εκατοντάδων χιλιομέτρων από τα πέρατα του Κόσμου είναι μια από τις πιο εντυπωσιακές πραγματοποιήσεις αυτής της ανακάλυψης», πρόσθεσε ο Jani.
Οι δύο μελέτες δημοσιεύθηκαν στο Physical Review Letters και στο Astrophysical Journal Letters.
Το διάβασα στο physics4u.gr
