Νέα μαύρη τρύπα στον Γαλαξία, NASA's Swift satellite discovers a new black hole in our galaxy

Swift J1745-26, with a scale of the moon as it would appear in the field of view from Earth. This image is from September 18, 2012 when the source peaked in hard X-rays.// Credit: NASA/Goddard Space Flight Center/S. Immler and H. Krimm

Έναν καινοφανή αστέρα ακτίνων Χ ο οποίος «κρύβει» μια μαύρη τρύπα εντόπισε κοντά στο κέντρο του Γαλαξία το τηλεσκόπιο SWIFT της NASA. Το σπάνιο φαινόμενο «προδόθηκε» από την ακτινοβολία που εκπέμπει. Η μαύρη τρύπα, της οποίας η ύπαρξη ήταν ως τώρα άγνωστη στους ειδικούς, υπολογίζεται ότι έχει το μέγεθος ενός μέσου άστρου όπως ο Ηλίας. «Οι φωτεινοί καινοφανείς αστέρες ακτίνων Χ είναι τόσο σπάνιοι ώστε ουσιαστικά μπορεί να εμφανιστούν μόνο μια φορά σε μια αποστολή και αυτός είναι ο πρώτος που βλέπει το SWIFT» δήλωσε ο Νιλ Γκέρενς, κύριος ερευνητής της αποστολής του SWIFT στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Γκοντάρ της NASA. «Αυτό είναι πραγματικά κάτι που ανυπομονούσαμε να δούμε».

Ο Swift J1745-26, όπως ονομάστηκε ο νεοανακαλυφθείς καινοφανής αστέρας από τις συντεταγμένες του στον ουρανό, απέχει μερικές μοίρες από το κέντρο του γαλαξία μας προς τον αστερισμό του Τοξότη. Αν και οι αστρονόμοι δεν γνωρίζουν την ακριβή απόσταση υπολογίζουν ότι απέχει περίπου 20.000-30.000 έτη φωτός από την εσωτερική περιοχή του Γαλαξία.

Οι καινοφανείς αστέρες ακτίνων Χ αποτελούν στην ουσία μια πηγή ακτινοβολίας Χ με σύντομη διάρκεια ζωής: η εκπομπή τους φθάνει στο μέγιστο μέσα σε μερικές ημέρες και στη συνέχεια εξασθενεί σταματώντας εντελώς μέσα σε μερικούς μήνες. Οι εκρήξεις της ακτινοβολίας Χ προκύπτουν όταν αέρια από ένα άστρο ξαφνικά προωθούνται βίαια προς ένα από τα πιο συμπαγή αντικείμενα στο Σύμπαν: είτε έναν αστέρα νετρονίων είτε μια μαύρη τρύπα.

Η ακτινοβολία από τον Swift J1745-26 ενεργοποίησε αρχικά το Τηλεσκόπιο Συναγερμού Εκρήξεων (Burst Alert Telescope) του SWIFT δυο φορές το πρωί της 16ης Σεπτεμβρίου και ξανά την επόμενη ημέρα. Η υψηλών ενεργειών ακτινοβολία του έφθασε στο μέγιστο την 18η Σεπτεμβρίου: η έντασή της ήταν ίδια με εκείνη του Νεφελώματος του Καρκίνου, ενός υπολείμματος σουπερνόβα το οποίο θεωρείται  μια από τις φωτεινότερες πηγές ακτινοβολίας υψηλών ενεργειών εκτός του ηλιακού μας συστήματος και χρησιμεύει στα όργανα παρατήρησης ως «μέτρο ρύθμισης» για τις παρατηρήσεις τους.

Στη συνέχεια η ακτινοβολία άρχισε να «πέφτει» από τις υψηλές ενέργειες. Παρ’ όλα αυτά, περνώντας στις χαμηλότερες ενέργειες, ο καινοφανής αστέρας έγινε και πάλι φωτεινός – συμπεριφορά που, όπως τονίζουν οι ειδικοί, είναι τυπική για τους καινοφανείς αστέρες αυτού του είδους. Την επόμενη ημέρα ο Swift J1745-26 ήταν 30 φορές φωτεινότερος στην ακτινοβολία Χ χαμηλών ενεργειών από ό,τι τη στιγμή της ανακάλυψής του και εξακολουθούσε να γίνεται όλο και πιο φωτεινός.

«Το μοτίβο αυτό παρατηρείται σε καινοφανείς αστέρες ακτίνων Χ όταν το κεντρικό αντικείμενο είναι μια μαύρη τρύπα. Όταν η ακτινοβολία Χ σταματήσει ελπίζουμε ότι θα μπορέσουμε να μετρήσουμε τη μάζα του για να το επιβεβαιώσουμε» ανέφερε ο Μπόρις Σμπαρουφάτι, αστροφυσικός του Αστεροσκοπείου Μπέρα του Μιλάνου ο οποίος συνεργάζεται με την ομάδα του SWIFT. 

Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η μαύρη τρύπα αποτελεί μέρος ενός δυαδικού συστήματος ακτίνων Χ χαμηλής μάζας  (LMXB), το οποίο περιλαμβάνει ένα άστρο κανονικού μεγέθους σαν τον ήλιο μας. Στα συστήματα αυτά μια μάζα αερίων φεύγει από το άστρο και ενώνεται με έναν δίσκο αερίων που έχει σχηματιστεί γύρω από τη μαύρη τρύπα. Στα περισσότερα LMXB τα αέρια του δίσκου κινούνται συνεχώς προς τη μαύρη τρύπα και, καθώς φθάνουν κοντά της, θερμαίνονται εκπέμποντας μια σταθερή ροή ακτίνων Χ. 

Υπό κάποιες συνθήκες όμως – οι οποίες και ισχύουν στην περίπτωση του Swift J1745-26 – η ροή στο εσωτερικό του δίσκου μπορεί να μην είναι σταθερή. Αυτό εξαρτάται από την ποσότητα της ύλης που εκπέμπεται προς αυτόν από το άστρο και τον ρυθμό της. Σε ορισμένες τιμές ο δίσκος καταλαμβάνεται από δυο εντελώς διαφορετικές μεταξύ τους καταστάσεις: στο εξωτερικό του προστίθενται πιο ψυχρά και λιγότερο ιονισμένα αέρια τα οποία είναι σαν να συγκρατούνται εκεί από ένα φράγμα, ενώ στο εσωτερικό του υπάρχουν θερμότερα και περισσότερο ιονισμένα αέρια τα οποία στέλνουν ορμητικά κύματα αερίων προς το κέντρο. 

«Κάθε τέτοια έκρηξη αδειάζει το εσωτερικό του δίσκου και καθώς η μάζα που πέφτει πλέον στη μαύρη τρύπα είναι ελάχιστη ή και καθόλου το σύστημα παύει να αποτελεί φωτεινή πηγή ακτίνων Χ» εξήγησε ο Τζον Κανίτσο, αστροφυσικός του Γκοντάρ. «Δεκαετίες αργότερα, όταν αρκετά αέρια θα συγκεντρωθούν και πάλι στο εξωτερικό του δίσκου, αυτός θα περάσει ξανά στη θερμή του κατάσταση και θα στείλει έναν κατακλυσμό αερίων προς τη μαύρη τρύπα, προκαλώντας μια νέα έκρηξη ακτίνων Χ».