Ακάλεστο άστρο χάλασε το πάρτι της μαύρης τρύπας. Astronomers solve puzzle about bizarre object at center of our galaxy: Enormous black hole drove two binary stars to merge

Προσομοίωση της άφιξης ενός νέφους αερίου στη μαύρη τρύπα. Οι λάμψεις που περίμεναν να καταγράψουν οι αστρονόμοι δεν ήρθαν ποτέ. The mystery about a thin, bizarre object in the center of the Milky Way that some astronomers believe to be a hydrogen gas cloud headed toward our galaxy's enormous black hole has been solved by astronomers. A simulation of the gas cloud G2's encounter with the supermassive black hole Sgr A*. The blue lines mark the orbits of the so-called "S" stars that are in close orbits around the black hole. Credit: Image by ESO/MPE/Marc Schartmann

Την περασμένη άνοιξη, οι αστρονόμοι περίμεναν με αγωνία τη μαύρη τρύπα που κρύβεται στην καρδιά του Γαλαξία μας να καταπιεί μια μάζα αερίου και να προσφέρει υπερθέαμα. Το σόου όμως δεν ήρθε ποτέ, πιθανότατα λόγω ενός γιγάντιου άστρου που χάλασε το πάρτι.

Τι εμπόδισε το σόου

Telescopes from Hawaii's W.M. Keck Observatory use a powerful technology called adaptive optics, which enabled UCLA astronomers to discover that G2 is a pair of binary stars that merged together, cloaked in gas and dust. Credit: Ethan Tweedie

«Δεν είδαμε πυροτεχνήματα» σχολιάζει η Άντρεα Γκεζ, κορυφαία αστρονόμος του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες. Η μελέτη της Γκεζ και των συνεργατών της αφορά το G2, ένα παράξενο αντικείμενο στο κέντρο του Μίλκι Ουέι, για το οποίο οι αστρονόμοι πίστευαν ότι είναι ένα νέφος υδρογόνου. Είχε εντοπιστεί το 2002 να πλησιάζει στον Τοξότη Α*, μια περιοχή στην καρδιά του Γαλαξία στην οποία κρύβεται μια μαύρη τρύπα βαρέων βαρών, με μάζα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου (τέτοιες μαύρες τρύπες πιστεύεται εξάλλου ότι υπάρχουν στα κέντρα όλων των μεγάλων γαλαξιών).

Οι αστρονόμοι προέβλεπαν για χρόνια ότι το νέφος θα γινόταν φέτος βορά της μαύρης τρύπας. Η σύγκρουσή του στον δίσκο υλικού που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα θα προκαλούσε μια έντονη λάμψη, η οποία θα αποκάλυπτε νέα στοιχεία για τη συμπεριφορά του τέρατος. Σύμφωνη με την τελευταία μελέτη, το σόου δεν ήρθε ποτέ επειδή το G2 δεν είναι νέφος αερίου αλλά ένα γιγάντιο άστρο, προϊόν της συγχώνευσης δύο μικρότερων, τυλιγμένο με ένα πέπλο αερίου και σκόνης.

Τι περίμεναν οι επιστήμονες

Series of position-velocity diagrams from 2004 to 2013, which were scaled to identical peak luminosities. Over time, the gas cloud becomes increasingly stretched, as can clearly be seen, due to the gravitational shear of the black hole. Credit: MPE

Η έρευνα δείχνει μάλιστα να διαψεύδει προηγούμενες μελέτες, σύμφωνα με τις οποίες το G2 είναι τμήμα ενός μακρόστενου νέφους που μοιάζει με νήμα. «Το G2 επέζησε και συνέχισε να κινείται στην τροχιά του. Ένα απλό νέφος αερίου δεν θα μπορούσε να το κάνει αυτό» λέει η Γκεζ, η οποία εξέτασε το αντικείμενο από το αστεροσκοπείο Keck της Χαβάης, στο οποίο λειτουργούν τα δύο μεγαλύτερα οπτικά και υπέρυθρα τηλεσκόπια του κόσμου.

Παρουσιάζοντας τα ευρήματά τους στο The Astrophysical Journal Letters [Detection of Galactic Center source G2 at 3.8 μm during periapse passage], οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι το G2 είναι πιθανώς μέλος μιας νέας οικογένειας άστρων, τα οποία δημιουργούνται από τη συγχώνευση άλλων άστρων στην καρδιά του Γαλαξία. Στον δικό μας Γαλαξία, επισημαίνει η Γκεζ, τα μεγάλα άστρα ανήκουν συχνά σε δυαδικά συστήματα, είναι δηλαδή άστρα που κινούνται σε τροχιά γύρω από άλλα άστρα.

Στο παραπάνω βίντεο βλέπουμε σε προσομοίωση την αναμενόμενη συμπεριφορά του νέφους G2 καθώς προσεγγίζει την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα Τοξότη Α* (Sgr A*), που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία μας.

Το G2 φαίνεται να είναι ένα πρώην δυαδικό σύστημα που συγχωνεύτηκε σε ένα άστρο λόγω της ακραίας βαρυτικής επίδρασης της μαύρης τρύπας. Η μετάλλαξη αυτή πρέπει να συνέβη σχετικά πρόσφατα, καθώς το άστρο του G2 δείχνει να βρίσκεται ακόμα στη φάση μιας διόγκωσης που διαρκεί ένα εκατομμύριο χρόνια μετά τη συγχώνευση. Όπως λέει η Γκεζ, το άστρο φαίνεται να περνά τώρα σε μια φάση «σπαγγετοποίησης», ένα φαινόμενο κατά το οποίο μεγάλα σώματα επιμηκύνονται από τη βαρυτική επίδραση μιας μαύρης τρύπας.

«Γύρω από τις μαύρες τρύπες παρατηρούμε φαινόμενα που δεν μπορούμε να δούμε πουθενά αλλού στο Σύμπαν» σχολιάζει η ερευνήτρια. «Αρχίζουμε να κατανοούμε τη φυσική των μελανών οπών με τρόπο που δεν ήταν δυνατός μέχρι σήμερα».