Αστρονόμοι ανατρέπουν θεωρία 50 ετών για τον τρόπο που «τρέφονται» οι μαύρες τρύπες

Αστρονόμοι ανατρέπουν θεωρία 50 ετών για τον τρόπο που «τρέφονται» οι μαύρες τρύπες
Photo: Shutterstock
Νέα έρευνα του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών ανατρέπει παραδοχή 50 ετών, δείχνοντας ότι η θεμελιώδης σχέση μεταξύ υπεριώδους φωτός και ακτίνων Χ στα κβάζαρ –και άρα ο τρόπος που τρέφονται οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες– μεταβάλλεται με τον κοσμικό χρόνο.

Νέα αποτελέσματα με βάση δεδομένα από το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ, eROSITA/SRG, δείχνουν ότι ο τρόπος που τρέφονται οι μαύρες τρύπες είναι πιο πολύπλοκος από αυτό που θεωρούσαμε 50 χρόνια τώρα. Ερευνητές με επικεφαλής την Δρ. Μαρία Χήρα από το ΙΑΑΔΕΤ/Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, ανακάλυψαν ότι οι συνθήκες υπό τις οποίες η ύλη ρέει προς τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες δεν είναι καθολικές, αλλά αλλάζουν με τον κοσμικό χρόνο.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στο κέντρο σχεδόν όλων των γαλαξιών πιστεύεται ότι σχηματίζονται και μεγαλώνουν καθώς η ύλη έλκεται από τη βαρύτητα, κινείται σπειροειδώς προς τα μέσα και τελικά πέφτει μέσα σε αυτές. Οι λεπτομέρειες αυτής της διαδικασίας παραμένουν ένα σημαντικό θέμα έρευνας της αστροφυσικής. Οι αστρονόμοι μελετούν αυτό το φαινόμενο παρατηρώντας το έντονο φως που παράγεται καθώς η ύλη που πέφτει προς τη μαύρη τρύπα θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες λόγω τριβής και βαρύτητας – χαρακτηριστικό γνώρισμα των κβάζαρ, μερικών από τα φωτεινότερα αντικείμενα στο Σύμπαν. Μια θεμελιώδης ανακάλυψη στην έρευνα των κβάζαρ είναι η ισχυρή συσχέτιση μεταξύ των εκπεμπόμενων ακτίνων Χ και του υπεριώδους φωτός – μια σχέση σχεδόν 50 ετών που παρέχει κρίσιμες πληροφορίες για τη γεωμετρία και τις φυσικές συνθήκες της ύλης που περιστρέφεται.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση της ύλης που στροβιλίζεται προς τα μέσα καθώς έλκεται από την ισχυρή βαρύτητα μιας κεντρικής υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, σχηματίζοντας έναν «δίσκο προσαύξησης». Η τριβή θερμαίνει το υλικό του δίσκου, παράγοντας έντονο υπεριώδες φως (UV). Όταν υπεριώδης ακτινοβολία από το δίσκο συναντά την «κορώνα», μια περιοχή εξαιρετικά θερμού πλάσματος που φαίνεται να υπάρχει πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα, επανεκπέμπεται με τη μορφή ακτινοβολίας Χ. Credit: Dimitrios Sakkas (tomakti) - Antonis Georgakakis, Angel Ruiz, Maria Chira (NOA)
Καλλιτεχνική αναπαράσταση της ύλης που στροβιλίζεται προς τα μέσα καθώς έλκεται από την ισχυρή βαρύτητα μιας κεντρικής υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, σχηματίζοντας έναν «δίσκο προσαύξησης». Η τριβή θερμαίνει το υλικό του δίσκου, παράγοντας έντονο υπεριώδες φως (UV). Όταν υπεριώδης ακτινοβολία από το δίσκο συναντά την «κορώνα», μια περιοχή εξαιρετικά θερμού πλάσματος που φαίνεται να υπάρχει πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα, επανεκπέμπεται με τη μορφή ακτινοβολίας Χ. Credit: Dimitrios Sakkas (tomakti) – Antonis Georgakakis, Angel Ruiz, Maria Chira (NOA)

Η νέα μελέτη αμφισβητεί την καθολικότητα της σχέσης, που υπονοεί ότι όλες οι μαύρες τρύπες μεγαλώνουν με παρόμοιο τρόπο σε όλο το Σύμπαν. Αποδεικνύει ότι όταν το Σύμπαν ήταν νεότερο, περίπου στη μισή ηλικία του σήμερα, η συσχέτιση μεταξύ των ακτίνων Χ και του υπεριώδους φωτός των κβάζαρ ήταν σημαντικά διαφορετική από αυτή που παρατηρείται στο κοντινό Σύμπαν. Αυτή η ανακάλυψη αποκαλύπτει ότι οι συνθήκες που διέπουν την πτώση της ύλης σε υπερμαζικές μαύρες τρύπες, και επομένως οι μηχανισμοί που οδηγούν στην ανάπτυξη των μαύρων τρυπών, έχουν αλλάξει κατά τη διάρκεια της κοσμικής ιστορίας, προσφέροντας νέες πληροφορίες για το πώς αυτά τα ισχυρά αντικείμενα διαμόρφωσαν το πρώιμο Σύμπαν. Η νέα ανακάλυψη έγινε δυνατή χάρη στις νέες παρατηρήσεις ακτίνων Χ ενός πρωτοφανώς μεγάλου δείγματος κβάζαρ από το τηλεσκόπιο eROSITA. Αυτό το μοναδικό δείγμα αναλύθηκε με καινοτόμα στατιστικά εργαλεία που έφεραν στο φως την εξάρτηση της συσχέτισης από το χρόνο, η οποία δεν ήταν ορατή σε προηγούμενες μελέτες.

Η συσχέτιση μεταξύ της έντασης των ακτίνων Χ και του υπεριώδους φωτός των ενεργών μαύρων τρυπών αλλάζει με τον κοσμικό χρόνο. Ο «δίσκος προσαύξησης» παράγει υπεριώδες φως (μπλε ακτίνες) που συναντωντας το καυτό πλάσμα της «κορώνας» παράγει ακτίνες Χ (κόκκινες ακτίνες). Αυτή η αλληλεπίδραση δημιουργεί μια συσχέτιση μεταξύ της έντασης των ακτίνων Χ και του υπεριώδους φωτός, η οποία θεωρείται για δεκαετίες θεμέλιος λίθος για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η ύλη πέφτει στις μαύρες τρύπες. Χρησιμοποιώντας νέες παρατηρήσεις ακτίνων Χ από το τηλεσκόπιο eROSITA σε συνδυασμό με καινοτόμες στατιστικές μεθοδολογίες, αμφισβητούμε την καθολικότητα αυτής της συσχέτισης, διαπιστώνοντας ότι ήταν σημαντικά διαφορετική στο πρώιμο Σύμπαν σε σύγκριση με το παρόν. Credit: Maria Chira, Antonis Georgakakis, Angel Ruiz (NOA)
Η συσχέτιση μεταξύ της έντασης των ακτίνων Χ και του υπεριώδους φωτός των ενεργών μαύρων τρυπών αλλάζει με τον κοσμικό χρόνο. Ο «δίσκος προσαύξησης» παράγει υπεριώδες φως (μπλε ακτίνες) που συναντωντας το καυτό πλάσμα της «κορώνας» παράγει ακτίνες Χ (κόκκινες ακτίνες). Αυτή η αλληλεπίδραση δημιουργεί μια συσχέτιση μεταξύ της έντασης των ακτίνων Χ και του υπεριώδους φωτός, η οποία θεωρείται για δεκαετίες θεμέλιος λίθος για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η ύλη πέφτει στις μαύρες τρύπες. Χρησιμοποιώντας νέες παρατηρήσεις ακτίνων Χ από το τηλεσκόπιο eROSITA σε συνδυασμό με καινοτόμες στατιστικές μεθοδολογίες, αμφισβητούμε την καθολικότητα αυτής της συσχέτισης, διαπιστώνοντας ότι ήταν σημαντικά διαφορετική στο πρώιμο Σύμπαν σε σύγκριση με το παρόν. Credit: Maria Chira, Antonis Georgakakis, Angel Ruiz (NOA)

Διαβάστε την δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό MNRAS στα Aγγλικά εδώ.

Και το εκλαϊκευμένο άρθρο στα Ελληνικά στο επιστημονικό περιοδικό του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών Kosμoς εδώ.

Η έρευνα χρηματοδοτείται από το Ελληνικό Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας (ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ) με τη συμφωνία επιχορήγησης 2688.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΕΙΔΗΣΕΙΣ: