Μια μαύρη τρύπα στον Γαλαξία πετάει… φλόγες! Violent red flashes seen from black hole V404 Cygni

Όταν μια μαύρη τρύπα «καταβροχθίζει» ύλη από κοντινό της άστρο κάποιες φορές πετάει... φλόγες. Πρόκειται για εκλάμψεις με ενέργεια ίση με εκείνη χιλίων άστρων σαν τον Ήλιο. An artist’s impression of a black hole, similar to V404 Cygni, devouring material from an orbiting companion star. Image credit: ESO / L. Calçada.

Ο Τοξότης Α* είναι η μεγάλη μελανή οπή στο κέντρο του γαλαξία μας. Όμως δεν είναι η μόνη που υπάρχει σε αυτόν. Η V404 Cygni είναι μια μελανή οπή που βρίσκεται σε απόσταση 7.800 ετών φωτός από εμάς και ήταν η πρώτη μελανή οπή που εντοπίσθηκε στον γαλαξία μας. Βρετανοί αστρονόμοι εντόπισαν εκλάμψεις που προέρχονται από αυτή την μαύρη τρύπα. Πρόκειται για βίαιες αναλαμπές τις χαρακτηρίζουν οι ερευνητές χαρακτηρίζουν «φλόγες». Αυτές οι φλόγες έχουν διάρκεια κλάσματα του δευτερολέπτου και ενέργεια ίση με εκείνη χιλίων άστρων σαν τον Ήλιο.

Τρώει ένα άστρο

In June 2015, V404 Cygni erupted 7,800 light years away and gave off material from a neighbouring star that it could not swallow (artist's impression pictured). This event caused jets of matter to burst from the hole which created bright red flashes that lasted just fractions of a second. Image credit: ESO/L. Calçada

Ομάδα αστρονόμων του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον έστρεψαν το τηλεσκόπιο Herschel στα Κανάρια Νησιά προς την V404 Cygni και είδαν το «ξέσπασμά» της, που διήρκεσε περίπου δύο εβδομάδες. Όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές στο άρθρο τους στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» είναι ένα από τα πιο βίαια φαινόμενα που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.

Σύμφωνα με τους ερευνητές η μαύρη τρύπα «καταβροχθίζει» την ύλη ενός γειτονικού της άστρου πυροδοτώντας έτσι τις στιγμαίες βίαιες εκλάμψεις. Οι επιστήμονες πάντως δεν κατανοούν ακόμη απόλυτα τον μηχανισμό πίσω από αυτό το φαινόμενο.

Η ακτινοβολία του Τοξότη Α*

An international team of astronomers reported that the black hole emitted red flashes lasting just fractions of a second, as it blasted out material that it could not swallow. Inset shows a red flash from V404 Cygni observed by the Ultracam on the William Herschel Telescope in the early morning hours of June 26, 2015.

Εδώ και χρόνια οι επιστήμονες «πιάνουν» κοσμικές ακτίνες πολύ υψηλής ενέργειας που προέρχονται από το κέντρο του γαλαξία μας. Τώρα, για πρώτη φορά μια διεθνής ομάδα αστρονόμων πιστεύει ότι εντόπισε την πηγή της κοσμικής ακτινοβολίας: είναι η τεράστια μαύρη τρύπα στην «καρδιά» του γαλαξία μας.

Η μαύρη τρύπα λειτουργεί ως ένας κοσμικών διαστάσεων φυσικός επιταχυντής, δημιουργώντας έτσι ακτινοβολία με ενέργειες που είναι τουλάχιστον 100 φορές μεγαλύτερες από αυτές που δημιουργούνται στον μεγαλύτερο επιταχυντή της Γης, στο CERN.

Οι παρατηρήσεις

Roughly 3.5 billion light years from Earth, a quasar known as OJ287 is powered by one of the most massive black holes in the Universe. This quasar has been observed to produce optical outbursts approximately every 12 years since 1891, but now, new data has revealed the presence of double-peaks in these events.

Ερευνητές από 12 χώρες, με επικεφαλής τον Βέρνερ Χόφμαν του γερμανικού Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής Μαξ Πλανκ στη Χαϊδελβέργη πραγματοποίησαν τις παρατηρήσεις τους με τη βοήθεια του αστεροσκοπείου HESS (High Energy Stereoscopic System), μιας συστοιχίας πέντε τηλεσκοπίων στη Ναμίμπια της Αφρικής.

Η Γη «βομβαρδίζεται» συνεχώς από σωματίδια υψηλής ενέργειας (πρωτόνια, ηλεκτρόνια και ατομικούς πυρήνες) που έχουν κοσμική προέλευση. Τα σωματίδια αυτά συνιστούν την κοσμική ακτινοβολία και οι επιστήμονες ανέκαθεν δυσκολεύονταν να βρουν από ποιές αστροφυσικές πηγές αυτή προέρχεται. Εδώ και πάνω από έναν αιώνα η προέλευση των κοσμικών ακτίνων αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά μυστήρια.

Οι κοσμικές ακτίνες, καθώς αλληλεπιδρούν με το φως και τα αέρια στο διαστρικό χώρο, παράγουν ακτίνες-γάμα, για τις οποίες είναι ευκολότερο να βρεθεί η πηγή τους. Όταν οι ακτίνες-γάμα φθάνουν στην ατμόσφαιρα της Γης, παράγουν τη λεγόμενη «ακτινοβολία Τσερένκοφ», στιγμιαίες λάμψεις φωτός που που μπορούν να γίνουν αντιληπτές από ειδικά τηλεσκόπια όπως το HESS, που διαθέτουν ευαίσθητους φωτο-ανιχνευτές. Μέχρι σήμερα πάνω από 100 πηγές ακτίνων-γάμα έχουν εντοπισθεί και, μέσω αυτών, πιθανώς εντοπίζονται και οι πηγές της κοσμικής ακτινοβολίας.

Η ανακάλυψη

Dr Poshak Gandhi (pictured) and astronomers have observed violent red flashes from a black hole during one of the brightest outbursts in recent years.

Οι επιστήμονες γνώριζαν ότι στον γαλαξία μας παράγονται κοσμικές ακτίνες με ενέργειες έως 100 TeV (τεραηλεκτρονιοβόλτ) από διάφορες πηγές. Τώρα, για πρώτη φορά, ανακοινώθηκε ότι όχι μόνο εντοπίσθηκαν κοσμικές ακτίνες πολύ ισχυρότερες, της τάξης τουλάχιστον του ενός PeV ή πεταηλεκτρονιοβόλτ (1 PeV=1.000 TeV), αλλά ότι η πηγή τους πιθανότατα είναι η κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία μας, γνωστή ως Sgr A*, η οποία -με την ιδιότητά της ως επιταχυντή πλέον- «βαφτίσθηκε» και Pevatron (κατ' αναλογία με τον Tevatron, τον πρώτο επιταχυντή στη Γη που πέτυχε ενέργειες ενός TeV).

Σημειωτέον ότι οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει κοσμικές ακτίνες με ενέργειες πολύ πάνω από 1 PeV, οι οποίες θεωρούνται ότι έχουν εξωγαλαξιακή προέλευση, πιθανώς από ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (κβάζαρ). Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».