Τετραπλοί αστρονόμοι κατασκοπεύουν τις κοιλότητες τεράστιων μαύρων τρυπών

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τέσσερις τεράστιες κοιλότητες, ή φυσαλίδες, στο κέντρο ενός σμήνους γαλαξιών χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA. Αυτό το ασυνήθιστο σύνολο χαρακτηριστικών μπορεί να προκληθεί από δύο ηφαιστειακές εκρήξεις από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που περιφέρονται η μία γύρω από την άλλη.

Τα σμήνη γαλαξιών είναι οι μεγαλύτερες δομές στο σύμπαν που συγκρατούνται μαζί από τη βαρύτητα. Είναι ένα μείγμα εκατοντάδων ή και χιλιάδων μεμονωμένων γαλαξιών και τεράστιων ποσοτήτων θερμού αερίου και αόρατης σκοτεινής ύλης. Το καυτό αέριο που διασκορπίζεται σε σμήνη έχει πολύ μεγαλύτερη μάζα από τους ίδιους τους γαλαξίες και λάμπει έντονα στο φως των ακτίνων Χ που ανιχνεύει ο Chandra. Ένας μεγάλος γαλαξίας βρίσκεται συνήθως στο κέντρο ενός σμήνος.

Η νέα μελέτη του Chandra για το σμήνος γαλαξιών γνωστό ως RBS 797, που βρίσκεται περίπου 3,9 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, αποκάλυψε δύο ξεχωριστά ζεύγη κοιλοτήτων που εκτείνονται μακριά από το κέντρο του σμήνους.

Αυτοί οι τύποι κοιλοτήτων έχουν παρατηρηθεί στο παρελθόν σε άλλα σμήνη γαλαξιών. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι είναι το αποτέλεσμα ηφαιστειακών εκρήξεων από περιοχές κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του τεράστιου κεντρικού γαλαξία. Καθώς η ύλη απομακρύνεται από τη μαύρη τρύπα ως πίδακες σε αντίθετες κατευθύνσεις, φυσά κοιλότητες στο καυτό αέριο. Αποκαλύφθηκε στο RBS 797 ότι υπάρχουν δύο σετ πίδακες κάθετες μεταξύ τους.

“Πιστεύουμε ότι γνωρίζουμε τι αντιπροσωπεύει ένα ζευγάρι κοιλοτήτων, αλλά τι συμβαίνει όταν ένας γαλαξιακός λαιμός έχει ένα ζευγάρι κοιλοτήτων σε πολύ διαφορετικές κατευθύνσεις;” είπε ο Francesco Obertossi του Πανεπιστημίου της Μπολόνια στην Ιταλία, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης Chandra.

Οι αστρονόμοι παρατήρησαν προηγουμένως ένα ζεύγος κοιλοτήτων σε κατεύθυνση ανατολής-δύσης στο RBS 797, αλλά το ζεύγος εντοπίστηκε μόνο σε κατεύθυνση βορρά-νότου στο πολύ μακρύτερο Chandra New Watch. Η βαθύτερη εικόνα χρησιμοποιεί σχεδόν πέντε ημέρες από τον χρόνο παρατήρησης του Chandra, σε σύγκριση με περίπου 14 ώρες της αρχικής παρατήρησης. Ο Karl Jansky, Very Large Array από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, είχε ήδη σημειώσει στοιχεία για δύο ζεύγη πίδακες ως ραδιοεκπομπές, τα οποία ευθυγραμμίζονται με τις κοιλότητες.

Πώς δημιουργήθηκε αυτό το κουαρτέτο των κοιλοτήτων; Η πιο πιθανή απάντηση, σύμφωνα με τον Obertussi και τους συνεργάτες του, είναι ότι το RBS 797 περιέχει ένα ζευγάρι υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που εκτόξευαν πίδακες σε κάθετες κατευθύνσεις περίπου την ίδια στιγμή.

«Η καλύτερη ιδέα μας είναι ότι ένα μόνο ζεύγος υπερμεγέθων μαύρων τρυπών δημιούργησε ένα ζευγάρι κοιλοτήτων», δήλωσε η συν-συγγραφέας Miriam Getty, επίσης στο Πανεπιστήμιο της Μπολόνια. “Ενώ πιστεύουμε ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να σχηματίσουν δυαδικά συστήματα, είναι πολύ σπάνιο να παρατηρηθούν και οι δύο σε μια ενεργή φάση – με αυτή την έννοια, η ανακάλυψη δύο κοντινών μαύρων οπών που φυσούν κοιλότητες στο RBS 797 είναι ασυνήθιστη.”

Στην πραγματικότητα, ραδιοπαρατηρήσεις με το Ευρωπαϊκό Δίκτυο VLBI (EVN) ανίχνευσαν προηγουμένως δύο πηγές ραδιοσημείων που απέχουν μόνο περίπου 250 έτη φωτός στο RBS 797. Εάν και οι δύο πηγές είναι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, είναι από τα πλησιέστερα ζεύγη που ανακαλύφθηκαν ποτέ. τα δύο μαύρες τρύπες Πρέπει να συνεχίσουν να περιστρέφονται το ένα προς το άλλο, δημιουργώντας τεράστιες ποσότητες βαρυτικά κύματαΚαι τελικά συγχωνεύστε το.

Υπάρχει μια άλλη πιθανή εξήγηση για τις τέσσερις τρύπες που φαίνονται στο RBS 797. Αυτό το σενάριο περιλαμβάνει μια ενιαία υπερμεγέθη μαύρη τρύπα – με πίδακες που κατά κάποιο τρόπο καταφέρνουν να κινούνται προς την κατεύθυνση πολύ γρήγορα. Η ανάλυση των δεδομένων Chandra δείχνει ότι η διαφορά ηλικίας στις κοιλότητες μεταξύ ανατολής και δύσης και βορρά και νότου είναι μικρότερη από 10 εκατομμύρια χρόνια.

«Αν μόνο μία μαύρη τρύπα ήταν υπεύθυνη για αυτές τις τέσσερις κοιλότητες, τότε θα πρέπει να ανιχνεύσουμε το ιστορικό της δραστηριότητάς του. Οι κύριες πτυχές είναι το πώς ΑεροπλάναΗ κατεύθυνση άλλαξε γρήγορα και αν αυτό σχετίζεται με σμήνος γαλαξιών Το περιβάλλον ή η φυσική της ίδιας της μαύρης τρύπας – ή ακόμα και ένας συνδυασμός των δύο, είπε ο Fabrizio Brigenti, συν-συγγραφέας στο Πανεπιστήμιο της Μπολόνια.

Το Marshall Space Flight Center της NASA διαχειρίζεται το πρόγραμμα Chandra. Το κέντρο ακτίνων Χ Chandra του Αστροφυσικού Παρατηρητηρίου Smithsonian ελέγχει την επιστήμη από το Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης και τις πτητικές λειτουργίες από το Μπέρλινγκτον της Μασαχουσέτης.