Αναζητώντας αδρανείς μαύρες τρύπες αστρικής μάζας

By | January 21, 2024

Στην αστροφυσική, μερικές φορές η πιο φαινομενικά εσωτερική έρευνα είναι πραγματικά σημαντική. Οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας είναι ένα παράδειγμα αυτού. Γιατί να νοιάζεται κάποιος αν ο γαλαξίας είναι κατοικημένος με μαύρες τρύπες αστρικής μάζας, πόσο μάλλον αδρανείς μαύρες τρύπες;

Αλλά ο καθορισμός παραμέτρων για τον αριθμό τέτοιων μαύρων οπών είναι σημαντικός, όχι μόνο για τα μοντέλα αστρικής εξέλιξης, αλλά για την κατανόηση του εύρους των εξωπλανητών και ακόμη και της δυνατότητας για την εξέλιξη της ζωής στο σύμπαν. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, αυτές οι αδρανείς μαύρες τρύπες – αυτές που δεν συσσωρεύουν ενεργά το περιβάλλον υλικό – παραμένουν άπιαστες.

Υποθέσαμε ότι πρέπει να υπάρχει ένας πολύ μεγάλος πληθυσμός αδρανών μαύρων τρυπών, αλλά δεν τον έχουμε παρατηρήσει, λέει ο Zak.

Αλλά από αστροφυσική άποψη, είναι σημαντικό να βρούμε αυτές τις αδρανείς αστρικές μαύρες τρύπες, έτσι ώστε οι θεωρητικοί να μπορούν να επαληθεύσουν τα μοντέλα μας για την αστρική εξέλιξη.

Πριν από το σχηματισμό τους, οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας – που πιστεύεται ότι είναι μεταξύ 5 και 100 ηλιακών μαζών – πιθανότατα εκτοξεύουν βαριά υλικά στο περιβάλλον τους. Αυτό εμπλουτίζει το γαλαξιακό περιβάλλον και επηρεάζει τη σύνθεση των μελλοντικών γενεών αστεριών και πλανητών.

Πώς εντοπίζουν οι αστρονόμοι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας;

Η ανίχνευση αυτών των μαύρων τρυπών αστρικής μάζας δεν είναι εύκολη. Συνήθως, το πρώτο ενδεικτικό σημάδι ότι μπορεί να υπάρχει ένα τεράστιο αντικείμενο κρυμμένο σε ένα δυαδικό αστρικό σύστημα είναι η παρατήρηση ελλειψοειδών μεταβλητών αστεριών.

Τέτοια αστρικά συστήματα αποτελούνται από δύο αστέρια που περιφέρονται τόσο κοντά το ένα στο άλλο που και τα δύο αστέρια παίρνουν ελλειψοειδές σχήμα λόγω της ισχυρής βαρυτικής έλξης μεταξύ τους, σημειώνει το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ & Σμιθσόνιαν. Αυτό προκαλεί επίσης διακυμάνσεις στη φωτεινότητά του λόγω αλλαγών στην περιοχή εκπομπής φωτός που είναι ορατή στον παρατηρητή, σημειώνει η CFA.

Αλλά το πιο σημαντικό, οι ελλειψοειδείς μεταβλητές πιθανώς υποδηλώνουν την ύπαρξη ενός αόρατου συντρόφου πολύ μεγάλης μάζας.

Πώς σχηματίζονται αυτές οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας;

Πιθανότατα λόγω της κατάρρευσης του βαρυτικού πυρήνα των ογκωδών αστέρων που μετατρέπονται σε σουπερνόβα.

Οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας που είναι «ενεργές» συσσωρεύονται κοντινά αστέρια, πλανήτες ή και τα δύο, μου είπε ο Jiri Zak, διδάκτωρ στα κεντρικά γραφεία του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου στη Γερμανία, στα γραφεία του ESO στο Σαντιάγο. Είναι το φυσικό αποτέλεσμα της αστρικής εξέλιξης, λέει.

Αλλά επειδή αυτή η φάση προσαύξησης είναι πολύ γρήγορη κατά τη διάρκεια της ζωής της αστρικής εξέλιξης, γνωρίζουμε ότι η συσσώρευση ενεργού μαύρης τρύπας θα πρέπει να είναι πολύ σπάνια, λέει ο Zak. Αλλά στον γαλαξία μας, θα πρέπει να υπάρχουν πολύ περισσότερες μαύρες τρύπες αστρικής μάζας από αυτές που παρατηρούνται σήμερα, λέει.

Τα περισσότερα αστέρια είναι δυαδικά

Χρησιμοποιώντας αρχειακά δεδομένα από πρόσφατη επίγεια και διαστημική έρευνα, ο Zak και οι συνεργάτες του γράφουν σε ένα άρθρο του 2023 που δημοσιεύτηκε στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ότι έχουν αποκλείσει το μεταβλητό σύστημα αστεριών V1315 Cas, στον αστερισμό της Κασσιόπης, να περιέχει μια τρύπα.κοιμισμένο αστέρι μαύρο. Αποτελούμενο από ένα εξαιρετικά εξελιγμένο πρωτεύον αστέρι τύπου F και έναν δευτερεύοντα αστρικό σύντροφο τύπου Β, το αστέρι τύπου F απογυμνώνεται τώρα από το αστέρι τύπου Β.

Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του έχει ήδη αφαιρεθεί και τώρα παρατηρούμε το σύστημα κοντά στο τέλος της φάσης μεταφοράς μάζας, λέει ο Zak. Το αστέρι τύπου F ήταν αρχικά πιο μαζικό. Ωστόσο, τώρα είναι το λιγότερο μαζικό, λέει.

Έτσι, εάν ένας δυαδικός σύντροφος χάνει μάζα, αυτό μπορεί να παράγει προσαύξηση, και κατά τη διαδικασία προσαύξησης σε μια μαύρη τρύπα το αέριο θερμαίνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό ουσιαστικά παράγει ακτινοβολία ακτίνων Χ που μπορεί εύκολα να ανιχνευθεί.

Εάν έχουμε ένα σενάριο ενός αστέρα που περιστρέφεται γύρω από μια μαύρη τρύπα (ακόμα και αν είναι αδρανής), οι φασματικές γραμμές του άστρου θα δείξουν μια μετατόπιση Doppler λόγω της τροχιακής κίνησης που προκαλείται από αυτή την αόρατη μάζα, λέει ο Zak.

Ωστόσο, στις αρχές του 2023, το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ & Σμιθσόνιαν και το Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck της Γερμανίας ανακοίνωσαν την ανακάλυψη αυτού που ονόμασαν μια αδρανοποιημένη αστρική μαύρη τρύπα στον αστερισμό Ophiuchus. Χρησιμοποιώντας μια διαφορετική τεχνική από αυτή που χρησιμοποιούσαν ο Zak και οι συνεργάτες τους, η ανακάλυψή τους έγινε δυνατή από το ανιχνευτή Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας. Με το όνομα BH1, η ομάδα λέει ότι είναι μέρος ενός δυαδικού συστήματος στο οποίο ένα αστέρι περιφέρεται γύρω από μια μαύρη τρύπα σε περίπου την ίδια απόσταση που η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο.

Η Γαία αργότερα εντόπισε ένα δεύτερο δυαδικό σύστημα μαύρης τρύπας στον αστερισμό του Κενταύρου. Και οι δύο μαύρες τρύπες εκτιμάται ότι είναι λίγο κάτω από δέκα ηλιακές μάζες και θεωρούνται αδρανείς.

Αλλά ο Ζακ δεν είναι απόλυτα πεπεισμένος.

Ο Ζακ αποκαλεί τις BH1 και BH2 πολύ υποσχόμενες αδρανείς υποψήφιες μαύρες τρύπες αστρικής μάζας. Σημειώνει όμως ότι στο παρελθόν υπήρξαν αρκετά παρόμοια ευρήματα που αργότερα διαψεύστηκαν. Έτσι, είμαστε ενθουσιασμένοι που βλέπουμε περισσότερες παρατηρήσεις αυτών των συστημάτων, λέει ο Zak.

Οι θεωρητικοί χρειάζονται σκληρούς αριθμούς για τα μοντέλα αστρικής τους εξέλιξης

Χρησιμοποιούμε τα μοντέλα αστρικής μας εξέλιξης για να αντλήσουμε τις ιδιότητες των αστεριών-ξενιστών των εξωπλανητών και από αυτό βρίσκουμε τις ιδιότητες των πλανητών, λέει ο Zak. Αν κάνουμε λάθος τις παραμέτρους του κεντρικού αστεριού, λαμβάνουμε λάθος όλες τις άλλες παραμέτρους, λέει.

Με βάση τα διάφορα μοντέλα μας αστρικής εξέλιξης, πιστεύουμε ότι πρέπει να υπάρχουν αρκετές δεκάδες χιλιάδες αδρανείς μαύρες τρύπες σε όλο τον γαλαξία μας, αλλά δεν έχουμε εντοπίσει καμία με μεγάλη σιγουριά, λέει ο Zak. Όλες οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας που γνωρίζουμε βρίσκονται σε ενεργά συσσωρευόμενα συστήματα, και έτσι η αναζήτηση για μια αδρανή μαύρη τρύπα συνεχίζεται, λέει.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *