Ο Γαλαξίας του Γαλαξία περιέχει μια πρόσφατα ανακαλυφθείσα τεράστια μαύρη τρύπα που κρύβεται κοντά στη Γη! Αυτός ο κοιμώμενος γίγαντας ανακαλύφθηκε από το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia, το οποίο παρακολουθεί την κίνηση δισεκατομμυρίων άστρων στον γαλαξία μας.
Οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας δημιουργούνται όταν ένα τεράστιο αστέρι τελειώνει από καύσιμα και καταρρέει. Η νέα ανακάλυψη είναι ένα ορόσημο, καθώς αντιπροσωπεύει την πρώτη φορά που μια μεγάλη μαύρη τρύπα αυτής της προέλευσης βρέθηκε κοντά στη Γη.
Η αστρική μαύρη τρύπα, που ονομάζεται Gaia-BH3, είναι 33 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας. Η προηγούμενη πιο μαζική μαύρη τρύπα αυτής της κατηγορίας που βρέθηκε στον Γαλαξία ήταν μια μαύρη τρύπα στο δυαδικό σύστημα ακτίνων Χ στον αστερισμό του Κύκνου (Cyg X-1), ο οποίος έχει εκτιμώμενη μάζα περίπου 20 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Η μέση αστρική μαύρη τρύπα στον Γαλαξία μας είναι περίπου 10 φορές βαρύτερη από τον Ήλιο.
Η Gaia-BH3 βρίσκεται μόλις 2.000 έτη φωτός από τη Γη, καθιστώντας την τη δεύτερη πλησιέστερη μαύρη τρύπα στον πλανήτη μας που έχει ανακαλυφθεί ποτέ. Η πλησιέστερη μαύρη τρύπα στη Γη είναι η Gaia-BH1 (ανακαλύφθηκε επίσης από τη Γαία), η οποία βρίσκεται 1.560 έτη φωτός μακριά. Η Gaia-BH1 έχει μάζα περίπου 9,6 φορές τη μάζα του Ήλιου, καθιστώντας την πολύ μικρότερη από αυτή τη μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα.
Σχετίζεται με: Μια νέα άποψη της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στην καρδιά του Γαλαξία μας υποδηλώνει ένα συναρπαστικό κρυφό χαρακτηριστικό (εικόνα)
«Η εύρεση της Gaia BH3 είναι σαν τη στιγμή της ταινίας «The Matrix» όπου ο Neo αρχίζει να «βλέπει» τη μήτρα», δήλωσε ο George Seabrook, επιστήμονας στο Mullard Space Science Laboratory στο University College του Λονδίνου και μέλος του Gaia's Black Hole Task. Δύναμη. είπε σε δήλωση που εστάλη στο Space.com. «Στην περίπτωσή μας, η «μήτρα» είναι η συλλογή από αδρανείς αστρικές μαύρες τρύπες στον γαλαξία μας, οι οποίες ήταν κρυμμένες από εμάς πριν τις ανακαλύψει η Γαία».
Ο Seabrook πρόσθεσε ότι η Gaia BH3 είναι μια σημαντική ένδειξη για αυτήν την ομάδα, επειδή είναι η πιο τεράστια αστρική μαύρη τρύπα που βρέθηκε στον γαλαξία μας.
Φυσικά, η Gaia-BH3 είναι μικρή σε σύγκριση με την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που κυριαρχεί στην καρδιά του Γαλαξία, τον Τοξότη Α* (Sgr A*), η οποία έχει μάζα 4,2 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες όπως το Sgr A* δημιουργούνται όχι από το θάνατο τεράστιων αστεριών, αλλά από τη συγχώνευση προοδευτικά μεγαλύτερων και μεγαλύτερων μαύρων τρυπών.
Μια κοιμισμένη γιγάντια μαύρη τρύπα έχει προκαλέσει έναν αστρικό σύντροφο να κάνει μια ταλάντευση
Όλες οι μαύρες τρύπες έχουν ένα εξωτερικό όριο που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων, στο οποίο σημείο η ταχύτητα διαφυγής μιας μαύρης τρύπας υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός. Αυτό σημαίνει ότι ο ορίζοντας γεγονότων είναι μια μονόδρομη επιφάνεια παγίδευσης φωτός πέρα από την οποία δεν μπορεί να διαφύγει καμία πληροφορία.
Ως αποτέλεσμα, οι μαύρες τρύπες δεν εκπέμπουν ούτε αντανακλούν φως, που σημαίνει ότι μπορούν να «βλέπουν» μόνο όταν περιβάλλονται από υλικό που τροφοδοτείται σταδιακά από αυτές. Μερικές φορές, αυτό σημαίνει μια μαύρη τρύπα σε ένα δυαδικό σύστημα που τραβάει υλικό από ένα συνοδό αστέρι, σχηματίζοντας έναν δίσκο αερίου και σκόνης γύρω του.
Η τεράστια βαρυτική επίδραση των μαύρων οπών δημιουργεί έντονες παλιρροϊκές δυνάμεις σε αυτήν την περιβάλλουσα ύλη, με αποτέλεσμα να λάμπει έντονα μαζί με το υλικό που καταστρέφεται και καταναλώνεται και να εκπέμπει ακτίνες Χ. Επιπλέον, η ύλη που δεν τροφοδοτείται από τη μαύρη τρύπα μπορεί να κατευθυνθεί στους πόλους της και στη συνέχεια να απελευθερωθεί με τη μορφή πίδακες με ταχύτητα κοντά σε αυτή του φωτός, που συνοδεύονται από εκπομπή φωτός.
Όλες αυτές οι εκπομπές φωτός θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους αστρονόμους να παρατηρήσουν τις μαύρες τρύπες. Το ερώτημα είναι: Πώς μπορούν να ανακαλυφθούν «αδρανείς» μαύρες τρύπες που δεν τρέφονται με το αέριο και τη σκόνη που τις περιβάλλουν; Για παράδειγμα, τι γίνεται αν μια μαύρη τρύπα αστρικής μάζας έχει ένα συνοδό αστέρι, αλλά τα δύο είναι πολύ χωριστά ώστε η μαύρη τρύπα να αρπάξει την αστρική ύλη από τον δυαδικό της συνεργάτη;
Σε τέτοιες περιπτώσεις, η μαύρη τρύπα και το συνοδό της αστέρι περιφέρονται γύρω από ένα σημείο που αντιπροσωπεύει το κέντρο μάζας του συστήματος. Αυτό συμβαίνει και όταν περιστρέφεται γύρω από ένα ελαφρύ συνοδό αστέρι, όπως ένα άλλο αστέρι ή ακόμα και έναν πλανήτη.
Η περιστροφή γύρω από το κέντρο μάζας έχει ως αποτέλεσμα μια ταλάντωση στην κίνηση του άστρου, κάτι που βλέπουν οι αστρονόμοι. Επειδή η Γαία είναι ειδικευμένη στο να μετράει με ακρίβεια την κίνηση των άστρων, είναι το τέλειο όργανο για να δεις αυτή την ταλάντευση.
Η Task Force της Μαύρης Τρύπας της Γαίας ξεκίνησε να αναζητήσει περίεργες ταλαντώσεις που δεν μπορούν να εξηγηθούν από την παρουσία άλλου άστρου ή πλανήτη και οι οποίες δείχνουν έναν βαρύτερο σύντροφο, ίσως μια μαύρη τρύπα.
Εστιάζοντας σε ένα αρχαίο γιγάντιο αστέρι στον αστερισμό Aquila, που βρίσκεται 1.926 έτη φωτός από τη Γη, η ομάδα βρήκε μια ταλάντευση στο μονοπάτι του αστεριού. Αυτή η ταλάντωση δείχνει ότι το αστέρι είναι κλειδωμένο σε μια τροχιακή κίνηση με μια αδρανή μαύρη τρύπα εξαιρετικά μεγάλης μάζας. Τους χωρίζει μια απόσταση που κυμαίνεται μεταξύ της απόστασης μεταξύ του Ήλιου και του Ποσειδώνα στο ευρύτερο πλάτος τους και μεταξύ του αστέρα μας και του Δία στο πλησιέστερο.
«Είναι ένας πραγματικός ρινόκερος», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Pascual Panozzo του Εθνικού Κέντρου Επιστημονικής Έρευνας στο Παρατηρητήριο του Παρισιού στη Γαλλία σε μια δήλωση. “Αυτό είναι το είδος της ανακάλυψης που κάνετε μια φορά στην ερευνητική σας ζωή. Μέχρι τώρα, μαύρες τρύπες αυτού του μεγέθους έχουν ανακαλυφθεί μόνο σε μακρινούς γαλαξίες μέσω της συνεργασίας LIGO-Virgo-KAGRA, χάρη σε παρατηρήσεις βαρυτικών κυμάτων.”
Σχετίζεται με: Τι είναι τα βαρυτικά κύματα;
Χάρη στην ευαισθησία της Gaia, η Task Force της Μαύρης Τρύπας μπόρεσε επίσης να θέσει περιορισμούς στη μάζα του Gaia-BH3, διαπιστώνοντας ότι έχει 33 ηλιακές μάζες.
«Η Gaia-BH3 είναι η πρώτη μαύρη τρύπα της οποίας τη μάζα μπορούμε να μετρήσουμε με μεγάλη ακρίβεια», δήλωσε η Τζίβι Μάζι, επιστήμονας και μέλος της συνεργασίας Gaia στο Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ. “Η μάζα του αντικειμένου είναι 30 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου μας, η οποία είναι τυπική των εκτιμήσεων που έχουμε για τη μάζα των πολύ μακρινών μαύρων οπών που παρατηρήθηκαν μέσω πειραμάτων βαρυτικών κυμάτων. Οι μετρήσεις της Γαίας παρέχουν την πρώτη αδιαμφισβήτητη απόδειξη αυτού [stellar-mass] Υπάρχουν τόσο μεγάλες μαύρες τρύπες».
Ωστόσο, το σύστημα Gaia-BH3 θα πρέπει να έχει μεγάλο ενδιαφέρον για τους επιστήμονες για κάτι περισσότερο από την εγγύτητά του στη Γη και τη μάζα της μαύρης τρύπας της.
Το αστέρι σε αυτό το σύστημα είναι ένα υπογίγαντας αστέρι περίπου πέντε φορές μεγαλύτερο από τον Ήλιο και 15 φορές πιο φωτεινό, αν και είναι πιο ψυχρό και λιγότερο πυκνό από το άστρο μας. Το συντροφικό αστέρι Gaia-BH3 αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο, τα δύο ελαφρύτερα στοιχεία στο σύμπαν, και στερείται βαρύτερων στοιχείων, τα οποία οι αστρονόμοι (κάπως μπερδεμένα) αποκαλούν «μέταλλα».
Το γεγονός ότι αυτό το αστέρι είναι «φτωχό σε μέταλλα» υποδηλώνει ότι το αστέρι που κατέρρευσε και πέθανε για να σχηματίσει τη Γαία-ΒΗ3 δεν είχε επίσης βαρύτερα στοιχεία. Τα φτωχά σε μέταλλα αστέρια αναμένεται να χάσουν περισσότερη μάζα από τα αντίστοιχα πλούσια σε μέταλλα κατά τη διάρκεια της ζωής τους, έτσι οι επιστήμονες αναρωτιούνται αν μπορούν να διατηρήσουν αρκετή μάζα για να γεννήσουν μαύρες τρύπες. Το Gaia-BH3 αντιπροσωπεύει την πρώτη ένδειξη ότι τα φτωχά σε μέταλλα αστέρια μπορούν πραγματικά να το κάνουν αυτό.
«Η επόμενη έκδοση δεδομένων Gaia αναμένεται να περιέχει ακόμη περισσότερα δεδομένα, τα οποία θα μας βοηθήσουν να δούμε περισσότερα από τη συστοιχία και να κατανοήσουμε πώς σχηματίζονται αδρανείς αστρικές μαύρες τρύπες», κατέληξε ο Seabrook.
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε σήμερα (16 Απριλίου) στο περιοδικό Αστρονομία και αστροφυσική.