- Προσομοίωση που δείχνει πώς ένα ζευγάρι μελανών οπών παράγει περιοδικά φωτεινά σήματα
- (Πηγή: Zoltan Haiman, Columbia University)
Νέα Υόρκη
Βαθιά
μέσα στον αστερισμό της Παρθένου, δύο μαύρες τρύπες περιφέρονται η μία
γύρω από την άλλη λίγο πριν συγκρουστούν σε μια ακραία βίαια έκρηξη,
δείχνουν οι επαναλαμβανόμενες λάμψεις που φτάνουν μέχρι τη Γη.
Οι κοσμολόγοι πιστεύουν σήμερα ότι όλοι οι γαλαξίες κρύβουν στο κέντρο τους μαύρες τρύπες με μάζα εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου. Η θεωρία προβλέπει επίσης την ύπαρξη δυαδικών συστημάτων, στα οποία δύο μαύρες τρύπες περιφέρονται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους.
Ο εντοπισμός τέτοιων συστημάτων δεν είναι εύκολη υπόθεση. Από τα δεκάδες πιθανά δυαδικά συστήματα που έχουν ανιχνευθεί μέχρι σήμερα, οι μαύρες τρύπες της νέας μελέτης είναι μακράν οι πιο σφιχταγκαλιασμένες -η απόσταση που τους χωρίζει δεν είναι πολύ μεγαλύτερη από τη διάμετρο του Ηλιακού Συστήματος.
Το ζεύγος βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία PG 1302-102, σε απόσταση 3,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Παρά τη γιγάντια απόσταση, τα τηλεσκόπια Hubble και Galex της NASA μπόρεσαν να διακρίνουν περιοδικές λάμψεις που πρέπει να προέρχονται από τις μαύρες τρύπες.
Το μοντέλο που προτείνει η ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης είναι ότι η μία από τις μαύρες τρύπες καταπίνει περισσότερο υλικό από ό,τι το ταίρι της. Η ίδια η μαύρη τρύπα εξ ορισμού δεν εκπέμπει φως, όμως το υλικό που την περιβάλλει ακτινοβολεί έντονα καθώς επιταχύνεται και θερμαίνεται στην πορεία του θανάτου.
Γιατί όμως εμφανίζεται αυτό το φως ως περιοδικές λάμψεις; Ο πρώτος λόγος είναι το φαινόμενο Ντόπλερ: όταν η μαύρη τρύπα απομακρύνεται από τη Γη καθώς περιφέρεται γύρω από τη δεύτερη, τα μήκη κύματος της ακτινοβολίας φαίνονται να μεγαλώνουν -περίπου όπως ο ήχος μιας σειρήνας αλλάζει συχνότητα όταν το ασθενοφόρο απομακρύνεται με ταχύτητα.
Ο δεύτερος λόγος είναι η ακραία ταχύτητα με την οποία κινούνται οι μελανές οπές η μία γύρω από την άλλη -περίπου το ένα δέκατο της ταχύτητας του φωτός. Στις ταχύτητες αυτές εμφανίζονται σχετικιστικά φαινόμενα που κάνουν το φως πιο λαμπρό.
Οι παρατηρήσεις στον γαλαξία συμφωνούν με τις προβλέψεις υπολογιστικών μοντέλων και πιθανότατα αντιστοιχούν σε ένα ζευγάρι μελανών οπών, αναφέρουν οι ερευνητές στο Nature.
Σε μερικές εκατοντάδες χιλιάδες ή μερικά εκατομμύρια χρόνια -μια στιγμή στην κλίμακα του κοσμικού χρόνου- οι μαύρες τρύπες τελικά θα ενωθούν σε μια έκρηξη που θα απελευθερώσει την ενέργεια 100 εκατομμυρίων σουπερνόβα.
Οι αστρονόμοι θα ήθελαν διακαώς να παρακολουθήσουν ζωντανά ένα τέτοιο φαινόμενο: η Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν προβλέπει ότι οι συγκρούσεις ανάμεσα σε μαύρες τρύπες παράγουν βαρυτικά κύματα, ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο που διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός.
Είναι μια από τις τελευταίες ανεπιβεβαίωτες προβλέψεις του Αϊνστάιν, και η ανακάλυψή τους πιθανότατα θα βραβευόταν με Νόμπελ.
Οι κοσμολόγοι πιστεύουν σήμερα ότι όλοι οι γαλαξίες κρύβουν στο κέντρο τους μαύρες τρύπες με μάζα εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου. Η θεωρία προβλέπει επίσης την ύπαρξη δυαδικών συστημάτων, στα οποία δύο μαύρες τρύπες περιφέρονται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους.
Ο εντοπισμός τέτοιων συστημάτων δεν είναι εύκολη υπόθεση. Από τα δεκάδες πιθανά δυαδικά συστήματα που έχουν ανιχνευθεί μέχρι σήμερα, οι μαύρες τρύπες της νέας μελέτης είναι μακράν οι πιο σφιχταγκαλιασμένες -η απόσταση που τους χωρίζει δεν είναι πολύ μεγαλύτερη από τη διάμετρο του Ηλιακού Συστήματος.
Το ζεύγος βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία PG 1302-102, σε απόσταση 3,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Παρά τη γιγάντια απόσταση, τα τηλεσκόπια Hubble και Galex της NASA μπόρεσαν να διακρίνουν περιοδικές λάμψεις που πρέπει να προέρχονται από τις μαύρες τρύπες.
Το μοντέλο που προτείνει η ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης είναι ότι η μία από τις μαύρες τρύπες καταπίνει περισσότερο υλικό από ό,τι το ταίρι της. Η ίδια η μαύρη τρύπα εξ ορισμού δεν εκπέμπει φως, όμως το υλικό που την περιβάλλει ακτινοβολεί έντονα καθώς επιταχύνεται και θερμαίνεται στην πορεία του θανάτου.
Γιατί όμως εμφανίζεται αυτό το φως ως περιοδικές λάμψεις; Ο πρώτος λόγος είναι το φαινόμενο Ντόπλερ: όταν η μαύρη τρύπα απομακρύνεται από τη Γη καθώς περιφέρεται γύρω από τη δεύτερη, τα μήκη κύματος της ακτινοβολίας φαίνονται να μεγαλώνουν -περίπου όπως ο ήχος μιας σειρήνας αλλάζει συχνότητα όταν το ασθενοφόρο απομακρύνεται με ταχύτητα.
Ο δεύτερος λόγος είναι η ακραία ταχύτητα με την οποία κινούνται οι μελανές οπές η μία γύρω από την άλλη -περίπου το ένα δέκατο της ταχύτητας του φωτός. Στις ταχύτητες αυτές εμφανίζονται σχετικιστικά φαινόμενα που κάνουν το φως πιο λαμπρό.
Οι παρατηρήσεις στον γαλαξία συμφωνούν με τις προβλέψεις υπολογιστικών μοντέλων και πιθανότατα αντιστοιχούν σε ένα ζευγάρι μελανών οπών, αναφέρουν οι ερευνητές στο Nature.
Σε μερικές εκατοντάδες χιλιάδες ή μερικά εκατομμύρια χρόνια -μια στιγμή στην κλίμακα του κοσμικού χρόνου- οι μαύρες τρύπες τελικά θα ενωθούν σε μια έκρηξη που θα απελευθερώσει την ενέργεια 100 εκατομμυρίων σουπερνόβα.
Οι αστρονόμοι θα ήθελαν διακαώς να παρακολουθήσουν ζωντανά ένα τέτοιο φαινόμενο: η Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν προβλέπει ότι οι συγκρούσεις ανάμεσα σε μαύρες τρύπες παράγουν βαρυτικά κύματα, ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο που διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός.
Είναι μια από τις τελευταίες ανεπιβεβαίωτες προβλέψεις του Αϊνστάιν, και η ανακάλυψή τους πιθανότατα θα βραβευόταν με Νόμπελ.
