Γιατί οι μαύρες τρύπες είναι τόσο φωτεινές;

Οι μαύρες τρύπες, εξ ορισμού, είναι τόσο πυκνές που ούτε το φως μπορεί να διαφύγει. Αλλά ρωτήστε οποιονδήποτε αστροφυσικό, και θα αναφέρουν ότι οι μαύρες τρύπες είναι μεταξύ μερικών από τα φωτεινότερα αντικείμενα στο σύμπαν. Τι συμβαίνει εδώ;

Η απάντηση, εν μέρει, είναι ότι οι μαύρες τρύπες δεν ζουν μόνες. Οι μαύρες τρύπες των τεράτων στα κέντρα των γαλαξιών συνήθως περιβάλλονται από πυρκαγιά σύννεφα καυτού αερίου. Καθώς αυτό το υλικό διοχετεύεται προς τη μαύρη τρύπα, μπορεί να δημιουργήσει κοσμικές αύρες γύρω από το πιο σκοτεινό μέρος του γαλαξία.

Παραδόξως, η μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία του Γαλαξία δεν είναι τόσο φωτεινή όσο θα έπρεπε. Η εξεύρεση του μυστηρίου του γιατί αυτή η μαύρη τρύπα είναι τόσο αμυδρή, σχετικά, θα βοηθήσει να διευκρινιστεί η σύνδεση μεταξύ του φωτός που βλέπουμε και αυτού που πέφτει μέσα.

Γιατί οι μαύρες τρύπες είναι τόσο φωτεινές

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους οι μαύρες τρύπες φαίνονται να λάμπουν. Όταν το αέριο από τα κοντινά αστέρια πέφτει προς τη μαύρη τρύπα, το αέριο κινείται σπειροειδώς σαν νερό που κατεβαίνει σε μια αποχέτευση. Καθώς το κάνει, τρίβεται μεταξύ τους και ζεσταίνεται. Είναι ουσιαστικά η ίδια διαδικασία που χρησιμοποιούν οι Πρόσκοποι για να ανάψουν φωτιά με δύο ραβδιά, με τη διαφορά ότι εδώ η θερμοκρασία αυτού του αερίου μπορεί να φτάσει εκατομμύρια βαθμούς.

Το αέριο που θερμαίνεται απομακρύνει τα δικά του άτομα, δημιουργώντας μια θάλασσα θετικών ιόντων και αρνητικών ηλεκτρονίων. Αυτά τα αναδεύοντα φορτισμένα σωματίδια δημιουργούν τυρβώδη μαγνητικά πεδία, τα οποία διοχετεύουν το αέριο σε δύο πίδακες που δείχνουν προς αντίθετες κατευθύνσεις. Εάν ένας από αυτούς τους πίδακες τύχει να έχει γωνία έτσι ώστε να δείχνει προς τη Γη, βλέπουμε μια εξαιρετικά φωτεινή μαύρη τρύπα.

Αλλά μερικές φορές δεν χρειάζεται να βρισκόμαστε απευθείας στη διαδρομή του πυροσβεστικού σωλήνα. Αυτοί οι πίδακες μπορούν επίσης να εκτοξευθούν και να προσκρούσουν σε κοντινά σύννεφα αερίου ή ακόμα και σε έναν γειτονικό γαλαξία. Η σύγκρουση δημιουργεί μια ευδιάκριτη λάμψη.

Το αμυδρό μας τέρας

Στο κέντρο του γαλαξία μας βρίσκεται ένα εκπληκτικά ήρεμο τέρας. «Ως μαύρη τρύπα, ως ενεργειακό σύστημα, είναι σχεδόν νεκρή», δήλωσε ο Geoffrey Bower του Ινστιτούτου Αστρονομίας και Αστροφυσικής Academia Sinica στο Hilo της Χαβάης.

Το ερώτημα είναι γιατί. «Γνωρίζουμε ότι υπάρχει κάποιο είδος μηχανισμού για την αποτροπή του υλικού να φτάσει στο κέντρο ή να φτάσει στην ίδια τη μαύρη τρύπα και να πέσει μέσα», είπε η Lía Corrales, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, «αλλά δεν έχουμε καταλάβει ακριβώς τι αυτός ο μηχανισμός είναι."

Μια ιδέα υποστηρίζει ότι καθώς το αέριο πέφτει προς τη μαύρη τρύπα και θερμαίνεται, η προστιθέμενη πίεση ωθεί το αέριο πίσω προς τα έξω. Πράγματι, σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε τον περασμένο μήνα στο The Astrophysical Journal , η Corrales και οι συνεργάτες της κυκλοφόρησαν το αποτέλεσμα μιας μακρόχρονης στατιστικής ανάλυσης των παρατηρήσεων της μαύρης τρύπας, που ονομάζεται Sagittarius A* ("A-star"), από τον δορυφόρο ακτίνων Χ Chandra. Η μελέτη βρήκε σημάδια ότι το ζεστό αέριο κοντά στον Τοξότη Α* κινείται προς τα έξω και ψύχεται.

Αλλά ο Τοξότης Α* δεν έχει πεθάνει. Σκάει και γουργουρίζει, μερικές φορές γίνεται εκατοντάδες φορές πιο φωτεινό. Οι αστρονόμοι δεν είναι βέβαιοι εάν αυτές οι εκλάμψεις είναι αποτέλεσμα συστάδων θερμού αερίου που πέφτουν μέσα, κρουστικών κυμάτων που κινούνται μέσα στο αέριο ή θραύσης τόξων μαγνητικού υλικού, παρόμοια με τις ηλιακές εκλάμψεις που προέρχονται από τον ήλιο.

Για να έχουν την πλήρη εικόνα του τι συμβαίνει, οι αστρονόμοι προσπάθησαν να παρακολουθήσουν τον Τοξότη Α* μέσω πολλών διαφορετικών τύπων τηλεσκοπίων ταυτόχρονα.

Το κλειδί για αυτήν την επιχείρηση είναι το τηλεσκόπιο Event Horizon — 11 τηλεσκόπια απλωμένα σε όλη τη Γη που λειτουργούν ως ένα ενιαίο όργανο. Το EHT μπορεί να δει πώς το λαμπερό αέριο σέρνεται γύρω από τις παρυφές της μαύρης τρύπας λίγο πριν πέσει μέσα. Άλλα τηλεσκόπια βλέπουν τι συμβαίνει πιο μακριά από τη μαύρη τρύπα. Οι αστρονόμοι μπορούν στη συνέχεια να συγκρίνουν αυτές τις απόψεις για να διευκρινίσουν τι προκαλεί τις εκλάμψεις.

Το EHT άρχισε να παρακολουθεί για πρώτη φορά το Sagittarius A* το 2017 με οκτώ από αυτά τα 11 τηλεσκόπια (τα υπόλοιπα τρία θα προστεθούν αργότερα). Κάθε άνοιξη, υπάρχει μόνο μια περίοδος 10 ημερών κατά την οποία όλα τα τηλεσκόπια του EHT μπορούν να δουν τους αστρονομικούς στόχους του - ένα εξαιρετικά σύντομο παράθυρο παρατήρησης που μειώνει σημαντικά το περιθώριο λάθους. Δυστυχώς, η κακοκαιρία το 2018 περιόρισε τις παρατηρήσεις και το 2019, τεχνικά προβλήματα ανάγκασαν τους αστρονόμους να ακυρώσουν την παρατήρηση.

Το 2017, ωστόσο, οι αστρονόμοι είχαν την τύχη. Όχι μόνο μπόρεσαν να συντονίσουν τη διαδρομή του EHT με παρατηρήσεις από τηλεσκόπια ακτίνων Χ που βασίζονται στο διάστημα, αλλά έτυχε να παρακολουθούν όταν ο Τοξότης Α* έβγαλε μια έκλαμψη. Οι αστρονόμοι δεν έχουν ακόμη δημοσιεύσει αυτά τα δεδομένα.

Δυστυχώς, η εκστρατεία παρατήρησης 2020, η οποία ήταν προγραμματισμένη να ξεκινήσει στις 26 Μαρτίου, ακυρώθηκε λόγω της πανδημίας COVID-19. Οι αστρονόμοι θα πρέπει να αναβάλουν την επόμενη ματιά του EHT στο Sagittarius A* μέχρι το 2021. Η ήσυχη μαύρη τρύπα μας θα πρέπει να περιμένει.

Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στα ισπανικά στη διεύθυνση Investigacionyciencia.es .