Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, ουράνια αντικείμενα με μάζα μεγαλύτερη από ένα εκατομμύριο φορές από αυτή του Ήλιου, παραμένουν ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα του σύμπαντος.
Αυτοί οι σκοτεινοί γίγαντες, που βρίσκονται στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών, έχουν μια προέλευση που ενδιαφέρει τους επιστήμονες για δεκαετίες.
Η «καταγωγή» της μαύρης τρύπας “Τοξότης Α*” (Sgr A*)
Τώρα, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Νεβάδα, Λας Βέγκας (UNLV), βρήκε αδιάσειστα στοιχεία ότι η τεράστια μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας, γνωστή ως Τοξότης Α* (Sgr A*), είναι πιθανότατα το αποτέλεσμα μιας κοσμικής συγχώνευσης στο παρελθόν.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Astronomy, βασίζεται σε πρόσφατες παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο Event Horizon (EHT), το οποίο κατέγραψε την πρώτη άμεση εικόνα του Sgr A* το 2022.
Το EHT, προϊόν παγκόσμιας ερευνητικής συνεργασίας, συγχρονίζει δεδομένα από οκτώ ραδιοπαρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο για τη δημιουργία ενός εικονικού τηλεσκοπίου μεγέθους Γης.
Αυτή η μοναδική ικανότητα παρατήρησης επέτρεψε στους επιστήμονες να εξερευνήσουν τις πιο εσωτερικές λεπτομέρειες του Sgr A*, παρέχοντας μια νέα προοπτική για την πιθανή προέλευσή του.
Οι αστροφυσικοί του UNLV Yihan Wang και Bing Zhang χρησιμοποίησαν δεδομένα EHT για να αναζητήσουν στοιχεία σχετικά με το πώς μπορεί να σχηματίστηκε ο Sgr A*.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι αναπτύσσονται μέσω δύο κύριων οδών: τη συσσώρευση ύλης με την πάροδο του χρόνου ή τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών που υπήρχαν ήδη. Η ομάδα του UNLV διερεύνησε διάφορα μοντέλα ανάπτυξης για να κατανοήσει την περίεργη περιστροφή και την κακή ευθυγράμμιση του Sgr A* σε σχέση με τη γωνιακή ορμή του Γαλαξία.
Πού οδηγεί η πρόσφατη έρευνα για τη μαύρη τρύπα;
Η έρευνά τους έδειξε ότι αυτά τα ασυνήθιστα χαρακτηριστικά εξηγούνται καλύτερα από ένα σημαντικό γεγονός συγχώνευσης που περιλαμβάνει τον Sgr A* και μια άλλη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, πιθανότατα από δορυφορικό γαλαξία.
Σύμφωνα με τον Wang, τον κύριο συγγραφέα της μελέτης και μεταδιδακτορικό συνεργάτη στο NCfA του UNLV, αυτή η ανακάλυψη ανοίγει το δρόμο για την κατανόηση του πώς μεγαλώνουν και εξελίσσονται οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.
Ο Wang προσθέτει ότι η υψηλή κακώς ευθυγραμμισμένη περιστροφή του Sgr A* υποδηλώνει ότι μπορεί να έχει συγχωνευθεί με μια άλλη μαύρη τρύπα, αλλάζοντας δραστικά το πλάτος και τον προσανατολισμό της περιστροφής της .
Για να ελέγξουν αυτή την υπόθεση, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εξελιγμένες προσομοιώσεις που μοντελοποίησαν τον αντίκτυπο μιας συγχώνευσης, λαμβάνοντας υπόψη διάφορα σενάρια που ευθυγραμμίζονται με τις παρατηρούμενες ιδιότητες spin του Sgr A*.
Τα αποτελέσματά τους δείχνουν ότι μια συγχώνευση με αναλογία μάζας 4:1 και πολύ κεκλιμένη τροχιακή διαμόρφωση θα μπορούσε να αναπαράγει τις ιδιότητες spin που παρατηρούνται από το EHT.
Αυτή η ανάλυση υποδηλώνει ότι η συγχώνευση συνέβη πριν από περίπου 9 δισεκατομμύρια χρόνια, που συμπίπτει με τη συγχώνευση του Γαλαξία μας με τον γαλαξία Γαία-Εγκέλαδος.
Ο Zhang, διακεκριμένος καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο UNLV και ιδρυτικός διευθυντής του NCfA, εξηγεί ότι αυτό το γεγονός όχι μόνο παρέχει στοιχεία για την ιεραρχική θεωρία της συγχώνευσης μαύρης τρύπας, αλλά ρίχνει επίσης φως στη δυναμική ιστορία του γαλαξία μας.
Στόχος ο εντοπισμός νέων «συγχωνεύσεων μαύρων τρυπών»
Οι ερευνητές τονίζουν ότι τα ευρήματα της μελέτης θα έχουν σημαντικές επιπτώσεις για μελλοντικές παρατηρήσεις με ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων που βασίζονται στο διάστημα, όπως η διαστημική κεραία συμβολόμετρου λέιζερ (LISA), η οποία αναμένεται να εκτοξευτεί το 2035.
Το LISA έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει συγχωνεύσεις παρόμοιων τεράστιων μαύρων τρυπών σε όλο το σύμπαν, παρέχοντας ένα νέο παράθυρο για την παρατήρηση αυτών των κοσμικών γεγονότων σε κλίμακες που δεν έχουμε ξαναδεί.
Η προοπτική χρήσης του LISA για την ανίχνευση υπερμεγεθών συγχωνεύσεων μαύρων τρυπών ανοίγει μια νέα εποχή στην αστροφυσική.
Μέχρι στιγμής, τα επίγεια τηλεσκόπια βαρυτικών κυμάτων όπως το LIGO και το Virgo έχουν ανιχνεύσει συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών αστρικής μάζας και άστρων νετρονίων, αλλά όχι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Με την ικανότητα του LISA να παρατηρεί σε μεγαλύτερα μήκη κύματος, οι επιστήμονες αναμένουν να ανακαλύψουν μια πληθώρα νέων γεγονότων που θα αποκαλύψουν ακόμη βαθύτερες γνώσεις για την εξέλιξη των γαλαξιών και τις μαύρες τρύπες που κατοικούν στα κέντρα τους.