Γιγαντιαία μαύρη τρύπα καταβροχθίζει ένα αστέρι «λευκό νάνο»

Με μία εντυπωσιακή εικόνα καταγράφει το διαστημόπλοιο «XMM-Newton» της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας / NASA μια μαύρη τρύπα που καταβροχθίζει ένα αστέρι «λευκό νάνο». 

Οι μαύρες τρύπες είναι ένα σημείο του χωροχρόνου, στο οποίο οι βαρυτικές δυνάμεις φυλακίζουν οποιοδήποτε κομμάτι ύλης ή ενέργειας που διασχίζει την «επιφάνειά» τους. Πρόκειται για μια περιοχή του χωροχρόνου γνωστή ως ορίζοντας γεγονότων.

Κατά την τελική της κάθοδο στη μαύρη τρύπα, μια διαδικασία γνωστή ως προσαύξηση, η ύλη σχηματίζει έναν δίσκο γύρω από τη μαύρη τρύπα. Το αέριο στον δίσκο προσαύξησης θερμαίνεται και εκπέμπει υπεριώδη ακτινοβολία (UV).

Οι ακτίνες αυτές αλληλεπιδρούν με ένα νέφος ηλεκτρικά φορτισμένου αερίου, ή πλάσματος, που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα και τον δίσκο προσαύξησης. Αυτό το σύννεφο είναι γνωστό ως κορώνα και οι αλληλεπιδράσεις δίνουν στις ακτίνες UV ενέργεια, ενισχύοντάς τες μέχρι τις ακτίνες Χ.

Η συγκεκριμένη μαύρη τρύπα που καταβρόχθισε τον λευκό νάνο είναι αντικείμενο παρατήρησης του διαστημόπλοιου «XMM-Newton» από το 2011. Τότε, όλα ήταν φυσιολογικά. Όμως το 2018 τα πράγματα άλλαξαν.

Η μαύρη τρύπα με κωδική ονομασία «1ES 1927+654» υπέστη ένα μεγάλο ξέσπασμα που φάνηκε να διαταράσσει το περιβάλλον του επειδή η κορώνα των ακτίνων Χ εξαφανίστηκε. Στις αρχές του 2021 φαίνεται η συμπεριφορά του όμως να αποκαθίσταται.

Μια παράξενη συμπεριφορά

Ωστόσο, τον Ιούλιο του 2022, το XMM-Newton άρχισε να παρατηρεί μια αλλαγή. Οι οιονεί περιοδικές ταλαντώσεις (QPO), όπως ονομάζεται αυτός ο τύπος μεταβλητότητας, είναι εμφανώς δύσκολο να ανιχνευθούν σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.

«Αυτή ήταν η πρώτη μας ένδειξη ότι κάτι περίεργο συνέβαινε» εξηγεί η διδακτορική φοιτήτρια στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης των ΗΠΑ, Μέγκαν Μάστερσον η οποία ηγήθηκε της μελέτης του XMM-Newton.

Οι ταλαντώσεις θα μπορούσαν να υποδηλώνουν ότι ένα τεράστιο αντικείμενο, όπως ένα αστέρι, έχει ενσωματωθεί στον δίσκο προσαύξησης και περιστρέφεται γρήγορα γύρω από τη μαύρη τρύπα ενώ οδηγείται προς το κέντρο της. Καθώς το αντικείμενο πλησιάζει πιο κοντά στη μαύρη τρύπα, ο χρόνος που χρειάζεται για να περιφερθεί μειώνεται, προκαλώντας αύξηση της συχνότητας των ταλαντώσεων.

Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι αυτό το αντικείμενο είναι πιθανώς ένα αστρικό πτώμα γνωστό ως λευκός νάνος, με μάζα περίπου 0,1 φορές τη μάζα του Ήλιου, που ταξιδεύει με απίστευτη ταχύτητα. Ολοκλήρωνε μια τροχιά της μαύρης τρύπας, καλύπτοντας μια απόσταση περίπου 100 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, κάθε 18 περίπου λεπτά. Τότε τα πράγματα έγιναν ακόμα πιο περίεργα.

Αυξάνονται οι ταλαντώσεις

Σε διάρκεια δύο ετών, το διαστημόπλοιο «XMM-Newton» έδειξε ότι οι ταλαντώσεις αυξάνονταν σε ισχύ και συχνότητα – αλλά όχι με τον τρόπο που περίμεναν οι ερευνητές.

Η ομάδα εκτιμά ότι η τροχιακή ενέργεια του αντικειμένου εκπέμπεται ως βαρυτικά κύματα όπως υπαγορεύει η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Για να δοκιμάσει την ιδέα, η Μέγκαν υπολόγισε πότε αυτό το αντικείμενο θα διέσχιζε τον ορίζοντα, θα εξαφανιζόταν από το οπτικό πεδίο και θα σταματούσαν οι ταλαντώσεις. Αποδείχθηκε ότι ήταν 4 Ιανουαρίου 2024.

«Ποτέ στην καριέρα μου δεν μπόρεσα να κάνω μια τέτοια πρόβλεψη τόσο ακριβή» δήλωσε ο επιβλέπων το διδακτορικό της Μέγκαν.