Οι αστρονόμοι εξερευνούν το μυστήριο πίσω από την Ansky, ένα σύστημα μαύρης τρύπας που εκπέμπει ισχυρές, επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις ακτίνων-Χ, γνωστές ως QPEs.
Αυτές οι εκλάμψεις πιθανώς προκύπτουν από τη σύγκρουση ενός μικρού αντικειμένου με τον δίσκο αερίων της μαύρης τρύπας, εκτοξεύοντας συντρίμμια με ταχύτητες κοντά σε αυτές του φωτός.
Ansky: Το περιβάλλον γύρω από τις επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις
Για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι εξέτασαν το περιβάλλον γύρω από τις επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις ακτίνων-Χ κοντά σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) της NASA και άλλα παρατηρητήρια.
Αυτές οι εκρήξεις – γνωστές ως ημιαναλαμβανόμενες εκρήξεις (quasi-periodic eruptions, ή QPEs) – αποτελούν μια νεοανακαλυφθείσα κατηγορία εκλάμψεων υψηλής ενέργειας. Το σύστημα Ansky είναι η όγδοη γνωστή πηγή QPE και ξεχωρίζει ως η πιο ενεργειακή έως τώρα, παράγοντας εκλάμψεις κάθε 4,5 μέρες που διαρκούν περίπου 1,5 μέρα.
Το μυστήριο των QPEs
«Αυτές οι QPEs είναι μυστηριώδη και εξαιρετικά ενδιαφέροντα φαινόμενα», δήλωσε η Joheen Chakraborty, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο MIT.
«Ένα από τα πιο συναρπαστικά στοιχεία είναι η ημιαναλαμβανόμενη φύση τους. Ακόμα αναπτύσσουμε τις μεθοδολογίες που χρειαζόμαστε για να κατανοήσουμε τι τις προκαλεί και οι ασυνήθιστες ιδιότητες της Ansky μας βοηθούν να βελτιώσουμε αυτά τα εργαλεία»
Το όνομα Ansky προέρχεται από την ονομασία ZTF19acnskyy, μια έκλαμψη ορατού φωτός που παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 2019 σε έναν γαλαξία περίπου 300 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό της Παρθένου.
Μια βαρυτική συνάντηση πίσω από τις εκρήξεις
Μια κύρια θεωρία υποστηρίζει ότι οι QPEs συμβαίνουν σε συστήματα όπου ένα σχετικά χαμηλής μάζας αντικείμενο διαπερνά τον δίσκο αερίων που περιβάλλει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Όταν το αντικείμενο αυτό διαπερνά τον δίσκο, η διέλευσή του εκτοξεύει εκρηκτικά νέφη θερμών αερίων, τα οποία παρατηρούμε ως QPEs στις ακτίνες-Χ.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η ημιαναλαμβανόμενη φύση των εκρήξεων οφείλεται στην ελλειπτική τροχιά του μικρότερου αντικειμένου, η οποία δεν είναι τέλεια κυκλική και σπειροειδώς πλησιάζει τη μαύρη τρύπα με την πάροδο του χρόνου.
Η ακραία βαρύτητα κοντά στη μαύρη τρύπα παραμορφώνει τον χωροχρόνο, αλλάζοντας την τροχιά του αντικειμένου, ώστε να μην κλείνει σε κάθε κύκλο.
Σύμφωνα με τα τρέχοντα μοντέλα, οι εκρήξεις επαναλαμβάνονται μέχρι να εξαφανιστεί ο δίσκος ή να αποσυντεθεί το αντικείμενο, κάτι που μπορεί να διαρκέσει αρκετά χρόνια.
Μια κοσμική παρακολούθηση
Μετά την επισκευή, το NICER συνέχισε να παρατηρεί την Ansky για να διερευνήσει πώς εξελίχθηκαν οι εκρήξεις με την πάροδο του χρόνου. Μια εργασία σχετικά με αυτά τα αποτελέσματα, με επικεφαλής τον Hernández-García και συν-συγγραφέα τον Chakraborty, βρίσκεται υπό αξιολόγηση.
Οι παρατηρησιακές μελέτες των QPE όπως αυτή του Chakraborty θα διαδραματίσουν επίσης βασικό ρόλο στην προετοιμασία της επιστημονικής κοινότητας για μια νέα εποχή αστρονομίας πολλαπλών μηνυμάτων, η οποία συνδυάζει μετρήσεις χρησιμοποιώντας φως, στοιχειώδη σωματίδια και κυματισμούς χωροχρόνου που ονομάζονται βαρυτικά κύματα για την καλύτερη κατανόηση αντικειμένων και γεγονότων στο σύμπαν.
Προετοιμασία για τις ραγδαίες εξελίξεις στα βαρυτικά κύματα
Ένας στόχος της μελλοντικής αποστολής LISA (Laser Interferometer Space Antenna) της ESA , στην οποία η NASA είναι συνεργάτης, είναι η μελέτη σπειροειδών σφαιρών με ακραία αναλογία μάζας – ή συστημάτων όπου ένα αντικείμενο χαμηλής μάζας περιστρέφεται γύρω από ένα πολύ πιο ογκώδες, όπως το σύστημα Ansky. Αυτά τα συστήματα θα πρέπει να εκπέμπουν βαρυτικά κύματα που δεν είναι παρατηρήσιμα με τις τρέχουσες εγκαταστάσεις. Οι ηλεκτρομαγνητικές μελέτες των QPE θα βοηθήσουν στη βελτίωση των μοντέλων αυτών των συστημάτων ενόψει της αναμενόμενης εκτόξευσης του LISA στα μέσα της δεκαετίας του 2030.
«Θα συνεχίσουμε να παρατηρούμε τον Ansky για όσο περισσότερο μπορούμε», είπε ο Chakraborty.
«Είμαστε ακόμα στα σπάργανα της κατανόησης των QPE. Είναι μια τόσο συναρπαστική στιγμή γιατί υπάρχουν τόσα πολλά να μάθουμε».