Η μαύρη τρύπα πιάστηκε στα κόκκινα χέρια:Οι αστρονόμοι παρατηρούν την ύλη να πέφτει σε μαύρη τρύπα με ταχύτητα 30% του φωτός
Από όλα τα περίεργα είδη πραγμάτων που ανακαλύφθηκαν στο σύμπαν μας, οι μαύρες τρύπες πιθανώς θεωρούν ότι είναι ταυτόχρονα ένα από τα πιο συναρπαστικά και πιο τρομακτικά. Μόνο το όνομα «μαύρη τρύπα» έχει μια δυσοίωνη αίσθηση. Αυτές οι κοσμικές τρύπες στο ύφασμα του χωροχρόνου σχηματίζονται όταν ένα αστέρι με επαρκή μάζα γίνεται σουπερνόβα και καταρρέει από μόνο του. Το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας είναι τόσο ισχυρό που τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από την αντίληψή του.
Δεδομένου ότι ούτε το φως μπορεί να απελευθερωθεί από τη βαρυτική του έλξη, οι μαύρες τρύπες είναι αδύνατο να παρατηρηθούν απευθείας. Αντίθετα, οι επιστήμονες αναζητούν τις περιβάλλουσες επιδράσεις μιας μαύρης τρύπας, όπως η παράξενη κίνηση των αστεριών που επηρεάζεται από το βαρυτικό της πεδίο ή σημεία στο διάστημα που παρουσιάζουν τεράστιους παλμούς ενέργειας.
Μερικές φορές, αν είστε τυχεροί, μπορείτε να πιάσετε μια μαύρη τρύπα να τρώει ένα σνακ καθώς απορροφά κοσμική σκόνη και αέρια. Αυτή είναι η ιστορία που ειπώθηκε σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε νωρίτερα αυτό το μήνα για τη Royal Astronomical Society, όπου μια ομάδα αστρονόμων από το Ηνωμένο Βασίλειο αναφέρει την παρατήρηση σε πραγματικό χρόνο της ύλης που αναρροφάται σε μια μαύρη τρύπα με ταχύτητα 30% της ταχύτητας του φωτός. P>
Η παρατηρούμενη δραστηριότητα της μαύρης τρύπας εντοπίζεται στο κέντρο του γαλαξία Seyfert PG1211+143. Είναι κοινώς αποδεκτό μεταξύ των αστροφυσικών στις μέρες μας ότι στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών βρίσκεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα που χρησιμεύει ως ο γαλαξιακός «πυρήνας». Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το XMM Newton, ένα τεράστιο τηλεσκόπιο ακτίνων Χ που εκτοξεύτηκε και συντηρήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση Διαστήματος, η ομάδα των ερευνητών εκπαίδευσε τα μάτια τους (ή τους υπολογιστές) στον γαλαξιακό πυρήνα του PG1211+143, ενός αντικειμένου πάνω από 1 δισεκατομμύριο φως- χρόνια μακριά. Αυτό που βρήκαν ήταν μια σημαντική μετατόπιση του κόκκινου στα παρατηρούμενα φάσματα που προέρχονταν από τον γαλαξιακό πυρήνα, υποδεικνύοντας ότι η παρατηρούμενη ύλη απομακρυνόταν πολύ γρήγορα από αυτά. Μέσω υπολογισμών, οι ερευνητές προσδιόρισαν ότι η ύλη έπεφτε στον πυρήνα της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας με ταχύτητα 30% της ταχύτητας του φωτός (~100.000 km ανά δευτερόλεπτο). Επιπλέον, τα δεδομένα έδειξαν ότι η τροχιά της ύλης που πέφτει εξαιρετικά γρήγορα είναι σχεδόν μια ευθεία γραμμή αντί για μια καμπύλη που καθοδηγείται από τον δίσκο προσαύξησης, επιβεβαίωση της πρόσφατης θεωρητικής εργασίας που έγινε σχετικά με τη δυναμική των μαύρων οπών.
Πώς να "Δείτε" μια Μαύρη Τρύπα
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ούτε το φως μπορεί να διαφύγει από μια μαύρη τρύπα, επομένως οι επιστήμονες πρέπει να χρησιμοποιήσουν έμμεσα μέσα για να τις παρατηρήσουν. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι μετρώντας την ποσότητα της μετατόπισης στο κόκκινο ή του μπλε στα λαμβανόμενα φάσματα φωτός από περιοχές γύρω από τη μαύρη τρύπα. Παίρνετε ένα τηλεσκόπιο και το στρέφετε στην περιοχή του διαστήματος που θέλετε να κοιτάξετε. Μετράτε το εισερχόμενο φως και, στη συνέχεια, ελέγχετε εάν αυτό το φωτεινό σήμα έχει παραμορφωθεί λόγω τεντώματος ή συμπίεσης. Εάν τα εισερχόμενα μήκη κύματος έχουν τεντωθεί (μετατόπιση προς το κόκκινο), τότε αυτό είναι απόδειξη ότι το σώμα που εκπέμπει φως απομακρύνεται γρήγορα από εσάς. Αντίθετα, εάν τσακιστούν (μετατόπιση μπλε), τότε αυτό είναι απόδειξη ότι το σώμα κινείται προς το μέρος σας. Ανάλογα με τον ακριβή χαρακτήρα της μετατόπισης του μήκους κύματος, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν ποιοι μηχανισμοί είναι υπεύθυνοι για τη μετατόπιση, είτε πρόκειται για τη διαστολή του σύμπαντος είτε για τη βαρυτική δραστηριότητα μιας κοντινής μαύρης τρύπας.
Έχοντας κατά νου την τεχνική μέτρησης, η ομάδα των ερευνητών χύθηκε πάνω από βουνά δεδομένων ακτίνων Χ που λήφθηκαν από το XXM Newton κατά τις παρατηρήσεις του PG1211+143 το 2014. Αυτό που βρήκαν ήταν σημαντική μετατόπιση προς το κόκκινο στα φασματικά δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από την 2659η επανάσταση του XXM Newton. Η ομάδα υπολόγισε μια συνολική μετατόπιση 0,48±0,01, υποδεικνύοντας ότι η πηγή του εκπεμπόμενου φωτός υποχωρούσε από τους παρατηρητές με ρυθμό 0,3c . Επιπλέον, υπολογίστηκε ότι το σώμα μάζας ήταν εξαιρετικά κοντά, σε απόσταση περίπου 20 φορές από το μέγεθος της τρύπας. Η ανάλυση των δεδομένων που ελήφθησαν από τις επόμενες τροχιές του XXM Newton έδειξε τη συνεχιζόμενη μετατόπιση των φασματικών γραμμών στο κόκκινο, παρέχοντας στοιχεία ότι η ομάδα εξέταζε ένα σώμα ύλης που αναρροφούνταν συνεχώς σε μια μαύρη τρύπα.
Ίσως το πιο ενδιαφέρον ήταν ότι η τροχιά πτώσης της απορροφούμενης ύλης ήταν σχεδόν μια ευθεία γραμμή. Η προηγούμενη σκέψη υποστήριζε ότι ο δίσκος προσαύξησης μιας μαύρης τρύπας περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση με την ίδια τη μαύρη τρύπα. Έτσι, εάν κάποια ύλη έπεφτε μέσα, θα ακολουθούσε τη γενική καμπύλη τροχιά καθώς βυθιζόταν αργά. Ωστόσο, πρόσφατη θεωρητική εργασία σχετικά με τη δυναμική των δίσκων προσαύξησης της μαύρης τρύπας δείχνει ότι η κακή ευθυγράμμιση του δίσκου προσαύξησης προς την περιστροφή της μαύρης τρύπας μπορεί να προκαλέσει το «σπάσιμο» του δίσκου προσαύξησης σε έναν αριθμό ασταθών μικρότερων δίσκων. Αυτοί οι μικρότεροι δίσκοι μπορούν να συγκρουστούν μεταξύ τους και να ακυρώσουν οποιαδήποτε ορμή των συστατικών τους σωματιδίων, επιτρέποντας στο αέριο και τα σωματίδια να πέσουν στην υπερμεγέθη μαύρη λαβή σε μια σχετικά ευθεία γραμμή. Οι τρέχουσες παρατηρήσεις φαίνεται να επιβεβαιώνουν αυτές τις θεωρητικές προβλέψεις.
Οι ερευνητές είναι βέβαιοι ότι τα δεδομένα τους προσφέρουν σαφείς άμεσες ενδείξεις για τη σύγκλιση ιονισμένης ύλης σε μια μαύρη τρύπα. Επιπλέον, τα δεδομένα τους παρέχουν ενδείξεις μεγάλης κλίμακας σχίσιμο δίσκου προσαύξησης, με αποτέλεσμα εξαιρετικά γρήγορες εισροές ύλης από οπτική επαφή. «Ήμασταν σε θέση να παρακολουθήσουμε ένα σωρό ύλης στο μέγεθος της Γης για περίπου μια μέρα, καθώς τραβήχτηκε προς τη μαύρη τρύπα, επιταχύνοντας στο ένα τρίτο της ταχύτητας του φωτός πριν την καταπιεί η τρύπα». Ο επικεφαλής ερευνητής Ken Pounds είπε στο Phys.org.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν επίσης ότι η χαοτική δραστηριότητα του δίσκου προσαύξησης στις μαύρες τρύπες θα μπορούσε να τους επιτρέψει να συγκεντρώσουν μάζα πιο γρήγορα. Η ανάσχεση της ορμής των σωματιδίων από τις συγκρούσεις δίσκου θα επιβραδύνει την περιστροφή της ίδιας της μαύρης τρύπας, επιτρέποντας την πτώση περισσότερων αερίων και σωματιδίων. Ένας τέτοιος μηχανισμός θα μπορούσε να βρίσκεται πίσω από τη θεωρητική ταχεία ανάπτυξη των μαύρων οπών στο πρώιμο σύμπαν.
