Μια μαύρη τρύπα διαφορετική από τις άλλες. Astronomers may have discovered whole new class of black holes

Ανακάλυψη πιθανού νέου είδους μαύρων τρυπών. A team of astronomers offers a new way to search for stellar-mass black holes, and shows that it is possible there is a class of black holes smaller than the smallest known black holes in the Universe. An artist’s rendition of a giant star in orbit around a low-mass black hole. Image credit: Sci-News.com.

Οι μαύρες τρύπες αποτελούν σημαντικό κομμάτι ως προς την κατανόηση του τρόπου που λειτουργεί το σύμπαν, και ως εκ τούτου οι αστροφυσικοί επιδιώκουν την καταγραφή όλων των μαύρων τρυπών που υπάρχουν στον γαλαξία μας- ωστόσο, νέες έρευνες δείχνουν πως αυτές οι προσπάθειες ενδεχομένως να παραβλέπουν μια ολόκληρη κατηγορία μαύρων τρυπών, για τις οποίες μέχρι πρότινος δεν ήταν καν γνωστό πως υπήρχαν.

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science, αστρονόμοι παρουσιάζουν έναν νέο τρόπο αναζήτησης μαύρων τρυπών και δείχνουν πως είναι πιθανόν να υπάρχει ένα είδος μαύρων τρυπών, που είναι μικρότερες από τις μικρότερες γνωστές μαύρες τρύπες που υπάρχουν στο σύμπαν.

«Δείχνουμε αυτή την ένδειξη πως υπάρχει άλλος ένας πληθυσμός εκεί έξω, που δεν έχουμε εξετάσει ακόμα στην έρευνά μας για μαύρες τρύπες» είπε ο Τοντ Τόμσον, καθηγητής αστρονομίας στο The Ohio State University και lead author της μελέτης, σύμφωνα με ανάρτηση στο Science Daily.

«Οι άνθρωποι προσπαθούν να καταλάβουν τις εκρήξεις σουπερνόβα, το πώς εκρήγνυνται υπερμεγέθη μαύρα άστρα, πώς σχηματίζονται τα στοιχεία στα υπερμεγέθη άστρα. Οπότε αν μπορούσαμε να αποκαλύψουμε έναν νέο πληθυσμό μαύρων τρυπών, θα μας έλεγε περισσότερα σχετικά με το ποια άστρα εκρήγνυνται, ποια όχι, ποια σχηματίζουν μαύρες τρύπες, ποια σχηματίζουν αστέρες νετρονίων. Ανοίγει έναν νέο τομέα μελέτης» πρόσθεσε.

Οι αστρονόμοι αναζητούν εδώ και καιρό μαύρες τρύπες, οι οποίες έχουν βαρυτικές έλξεις τόσο ισχυρές που τίποτα- ούτε ύλη ούτε ακτινοβολία- δεν μπορεί να τους ξεφύγει. Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν κάποια άστρα πεθαίνουν, καταρρέουν προς τα μέσα και εκρήγνυνται. Οι αστρονόμοι αναζητούν επίσης αστέρες νετρονίων- μικρά, πυκνά άστρα που σχηματίζονται όταν κάποια άστρα πεθαίνουν και καταρρέουν. Και οι δύο κατηγορίες υπόσχονται πολύτιμες πληροφορίες για τα στοιχεία στη Γη και το πώς τα άστρα ζουν και πεθαίνουν- ωστόσο για να αποκαλυφθούν αυτές οι πληροφορίες, πρέπει να διαπιστωθεί πρώτα πού βρίσκονται οι μαύρες τρύπες, και για να γίνει αυτό, πρέπει να είναι γνωστό τι ακριβώς αναζητούν οι αστρονόμοι.

Οι μαύρες τρύπες συχνά συναντώνται σε δυαδικό σύστημα: Όταν δύο άστρα είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους για να «κλειδώνονται» μαζί από τη βαρύτητα σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο. Όταν το ένα από αυτά πεθάνει, το άλλο μπορεί να παραμείνει, συνεχίζοντας να κινείται σε τροχιά γύρω από την περιοχή όπου βρισκόταν το νεκρό άστρο, που πλέον έχει γίνει μαύρη τρύπα ή αστέρας νετρονίων.

An artist's impression of a black hole. In a new study, scientists identify a black hole in a non-interacting binary with a star, a discovery that could support future black hole findings. (Image: © Shutterstock)

Για χρόνια οι μαύρες τρύπες που γνώριζαν οι επιστήμονες είχαν μάζες από 5 έως 15 φορές μεγαλύτερες αυτής του ήλιου. Οι γνωστοί αστέρες νετρονίων γενικά δεν έχουν μάζα άνω των 2,1 φορών της μάζας του ήλιου- αν είχαν 2,5 φορές τη μάζα του ήλιου, κατέρρεαν σε μαύρη τρύπα. Ωστόσο, το καλοκαίρι του 2017, μια έρευνα ονόματι LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) εντόπισε δύο μαύρες τρύπες σε έναν γαλαξία περίπου 1,8 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Μία από αυτές είχε μάζα 31 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του ήλιου, η άλλη 25. Τόσο μεγάλες μαύρες τρύπες δεν είχαν εντοπιστεί ξανά στο παρελθόν.

Γενικότερα μιλώντας, αστροφυσικοί υποψιάζονταν πως οι μαύρες τρύπες μπορεί να έρχονταν σε διάφορα μεγέθη πέραν του γνωστού εύρους και η ανακάλυψη του LIGO έδειξε πως υπήρχαν μεγαλύτερες- ωστόσο υπήρχε ακόμα ένα «παράθυρο» μεταξύ των μεγαλύτερων αστέρων νετρονίων και των μικρότερων μαύρων τρυπών. Ως εκ τούτου, ο Τόμσον και άλλοι επιστήμονες εξέτασαν δεδομένα από το APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment). Ενδελεχής μελέτη τους έδειξε ένα άστρο- κόκκινο γίγαντα που ήταν σε τροχιά γύρω από κάτι, το οποίο όμως ήταν αρκετά μικρότερο από τις γνωστές μαύρες τρύπες στον γαλαξία, αν και μεγαλύτερο από τους περισσότερους γνωστούς αστέρες νετρονίων. Μετά από περαιτέρω ανάλυση, διαπιστώθηκε πως επρόκειτο για μια μικρής μάζας μαύρη τρύπα- με μάζα 3,3 φορές αυτήν του ήλιου.

Όπως τόνισε ο Τόμσον, πιθανότατα πρόκειται για την πρώτη περίπτωση μιας νέας κατηγορίας μαύρων τρυπών, χαμηλής μάζας, για τις οποίες οι αστρονόμοι δεν ήξεραν στο παρελθόν. «Οι μάζες των πραγμάτων μας αποκαλύπτουν πράγματα για τη σύνθεση και την εξέλιξή τους, καθώς και για τη φύση τους» σημείωσε χαρακτηριστικά.

Πηγές: A noninteracting low-mass black hole–giant star binary system. Science, 2019 DOI: 10.1126/science.aau4005 - http://www.sci-news.com/astronomy/new-class-low-mass-black-holes-07759.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1528969/anakalupsi-pithanou-neou-eidous-mauron-trupon