Αυτός είναι ο λόγος που είναι δύσκολο να αναγνωρίσεις μια μαύρη τρύπα

Οι αστρονόμοι μπορεί μερικές φορές να είναι κυριολεκτικά ως ένα σφάλμα. Μας αρέσει να λέμε τα πράγματα όπως τα βλέπουμε. Για παράδειγμα, αν είναι κόκκινο και είναι τεράστιο:"Red Giant". Λευκό και μικρό:«Λευκός Νάνος». Τεράστια έκρηξη:«Big Bang». Σκοτεινό και ρουφάει τα πάντα:«Μαύρη Τρύπα». Τις περισσότερες φορές, η ταξινόμηση αντικειμένων με αυτόν τον τρόπο λειτουργεί καλά — είτε είναι καινούργιο είτε είναι κάτι που ήδη γνωρίζουμε. Αλλά μερικές φορές, όπως με τον Πλούτωνα, κάνουμε νέες παρατηρήσεις που μας αναγκάζουν να αμφισβητήσουμε το όνομα, να επανεκτιμήσουμε το αντικείμενο και να το αναγνωρίσουμε διαφορετικά. Μπορεί να νομίζετε ότι αυτό δεν συμβαίνει ποτέ με κάτι τόσο ξεκάθαρο όπως μια μαύρη τρύπα, αλλά θα κάνετε λάθος.

Αν και δεν μπορούμε να τα παρατηρήσουμε άμεσα, μπορούμε δείτε πώς οι δύο τύποι μαύρων οπών —αστρική μάζα και υπερμεγέθης— επηρεάζουν το περιβάλλον τους. Οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας, το προϊόν ενός ετοιμοθάνατου αστέρα που πηγαίνει σε σουπερνόβα και καταρρέει στον εαυτό του, είναι οι πιο γνωστές, που είχε προβλεφθεί σχεδόν πριν από έναν αιώνα από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Συνήθως επηρεάζουν μόνο τη συμπεριφορά του πλησιέστερου ή δύο αστεριών. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, από την άλλη πλευρά, είναι πάνω από ένα εκατομμύριο φορές πιο μαζικές. Δεν γνωρίζουμε ακόμα πώς σχηματίζονται, αλλά πιστεύουμε ότι υπάρχουν στο κέντρο σχεδόν κάθε γαλαξία, έχοντας μερικές φορές τη δύναμη να αλλάξουν την εμφάνιση ολόκληρου του γαλαξία τους.

Αυτή η ικανότητα παραμόρφωσης μάζας καθιστά ιδιαίτερα δύσκολο τον χαρακτηρισμό των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.

Καθώς τα αστέρια, το αέριο και η σκόνη στο κέντρο ενός γαλαξία πλησιάζουν όλο και πιο κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, συσσωρεύονται όλο και πιο σφιχτά σε έναν ολοένα και μικρότερο χώρο, θερμαίνονται έως ότου, σε κρίσιμη απόσταση, τα πάντα διαλύονται , ανάγεται σε ατομικά σωματίδια. Όταν εντοπίζουμε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, είναι αυτή η θερμότητα που ακτινοβολεί μακριά από τα περιφερόμενα συντρίμμια -γνωστά ως δίσκος προσαύξησης- που στην πραγματικότητα βλέπουμε, όχι η ίδια η μαύρη τρύπα. Ορισμένες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες «τρώνε» περισσότερο από άλλες και, στη διαδικασία, εκπέμπουν πολύ περισσότερο φως από τα λιγότερο ενεργά αδέρφια τους. Αυτοί οι «ενεργοί γαλαξιακές πυρήνες», ή AGN για συντομία, είναι μερικές από τις πιο ισχυρές, πιο ενεργητικές δυνάμεις στο Σύμπαν. Όχι μόνο εκπέμπουν θερμότητα, αλλά συχνά εκτοξεύουν υλικό με τη μορφή ευθυγραμμισμένων (ακτινωμένων) πίδακων, κάθετων στο επίπεδο του δίσκου, οι οποίοι εκτοξεύονται από τον πυρήνα του γαλαξία—μεγαλώνουν σε μέγεθος όχι μόνο τον δίσκο προσαύξησης. αλλά και τον ίδιο τον γαλαξία. Επιπλέον, μερικά AGN έχουν έναν σκονισμένο δακτύλιο, το γεωμετρικό ισοδύναμο ενός ντόνατ, στο ίδιο επίπεδο με τον δίσκο προσαύξησής τους, αλλά πολύ, πολύ μεγαλύτερο και παχύτερο. Τόσο χοντρά, στην πραγματικότητα, που αν τα κοιτούσατε από το πλάι, δεν θα βλέπατε καθόλου τον δίσκο, πόσο μάλλον τη μαύρη τρύπα στο κέντρο (όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα).

Παρά το γεγονός ότι έχουμε αυτό το τυπικό μοντέλο ενός AGN - μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που περιβάλλεται από έναν δίσκο προσαύξησης με πίδακες που εκτείνονται προς αντίθετες κατευθύνσεις, που περικλείονται από έναν σκονισμένο τόρο - το να κατανοήσουμε τις παρατηρήσεις μας εξακολουθεί να είναι μια πρόκληση:Το φως που βλέπουμε δεν ζωγραφίζει πάντα την ίδια εικόνα. Μερικές φορές βλέπουμε πίδακες, μερικές φορές όχι. Μερικές φορές βλέπουμε τον τόρο, μερικές φορές όχι. Μερικές φορές βλέπουμε φως τόσο συγκεντρωμένο και λαμπερό που δεν μπορούμε καν να πούμε αν υπάρχει καθόλου γαλαξίας εκεί. Ονομάζουμε αυτές τις θεάσεις αναλόγως:AGN σε μεγάλες αποστάσεις με πυρήνες τόσο φωτεινούς, που ξεπερνούν όλα τα αστέρια τους με οπτικό φως, ονομάζονται κβάζαρ (για «οιονεί αστρικό»), όπως αυτό που απεικονίζεται παραπάνω. Τα AGN που λάμπουν έντονα στο υπέρυθρο ονομάζονται Seyfert, από τον αστρονόμο Carl Seyfert, ο οποίος τα αναγνώρισε για πρώτη φορά το 1943. Και το AGN, με πυρήνες και πίδακες των οποίων το εκπεμπόμενο φως κυριαρχεί στο ραδιοφάσμα, ονομάζονται ραδιογαλαξίες.

Εάν όλες τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, γιατί δεν φαίνονται όλα τα AGN ίδια; Ένας λόγος θα μπορούσε να είναι η άποψή μας. Η θεωρία της ενοποίησης AGN θέτει ότι όλα τα AGN έχουν τα ίδια βασικά δομικά στοιχεία (δίσκος προσαύξησης, πίδακες, torus). Οι εντυπωσιακές διαφορές που παρατηρούμε, σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, οφείλονται όλες στον προσανατολισμό τους στο χώρο.

Εδώ στη Γη, έχουμε μόνο ένα πλεονέκτημα από το οποίο μπορούμε να παρατηρήσουμε τον κόσμο. Βλέπουμε γαλαξίες τυχαία κατανεμημένους γύρω μας, μερικοί από αυτούς στην άκρη, άλλοι με πρόσωπο και οι υπόλοιποι σε όλες τις ενδιάμεσες γωνίες. Δεν μπορούμε να πετάξουμε γύρω μας για να δούμε αυτούς τους γαλαξίες από άλλη οπτική γωνία εκτός από αυτή που μας παρουσιάζουν. Αλλά με την έλευση των υπερυπολογιστών, μπορούμε τώρα να προσομοιώνουμε αυτούς τους γαλαξίες καλύτερα από ποτέ και να πετάμε σχεδόν γύρω τους όσο θέλουμε, απολαμβάνοντας τα αξιοθέατα από οποιαδήποτε γωνία. Μπορούμε να πάρουμε ένα AGN και να το γυρίσουμε, ώστε να κοιτάξουμε κατευθείαν κάτω από έναν από τους πίδακες, προς τον γαλαξιακό πυρήνα, κάνοντάς τον να μοιάζει με ένα blazar, ένα είδος φλεγόμενου κβάζαρ. Ξεκινήστε να γέρνετε το AGN έως ότου ο πίδακας περιστραφεί ενενήντα μοίρες μακριά από εμάς, και φαίνεται να μεταμορφώνεται από blazar σε κβάζαρ σε, τελικά, Seyfert.

Ωστόσο, η ενοποίηση AGN απέχει πολύ από το να είναι ένα επίκαιρο πρόβλημα στην αστροφυσική. Θα μπορούσαν να παίζουν άλλοι παράγοντες εκτός από την άποψή μας, όπως φυσικές διεργασίες μέσα και γύρω από τις μαύρες τρύπες που δεν κατανοούμε πλήρως ή μετρήσεις που δεν έχουμε σκεφτεί να κάνουμε. Καθώς κατασκευάζουμε καλύτερα τηλεσκόπια και συγκεντρώνουμε νέα δεδομένα, μπορούμε μόνο να ελπίζουμε ότι θα δούμε αυτούς τους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες όπως πραγματικά είναι. Διαφορετικά, μπορεί να χρειαστούμε πολλά περισσότερα ονόματα.

Ο Summer Ash είναι ο Διευθυντής Επικοινωνίας για το Τμήμα Αστρονομίας του Πανεπιστημίου Κολούμπια. Είναι επίσης η "In-House Astrophysicist" για το The Rachel Maddow Show και τα tweet ως @Summer_Ash.