Αστρονόμοι ανίχνευσαν μαύρη τρύπα εν κινήσει. Astronomers Detect a Black Hole on the Move

Έχει ταχύτητα 177.000 χιλιόμετρα/ώρα ως προς τον γαλαξία που την περιέχει. Galaxy J0437+2456 is thought to be home to a supermassive, moving black hole. Credit: Sloan Digital Sky Survey (SDSS)

Οι φυσικοί θεωρούν προφανές ότι οι μαύρες τρύπες είναι δυνατόν να περιπλανηθούν στο διάστημα – αλλά μέχρι σήμερα δεν είχε καταγραφεί ποτέ ένα τέτοιο γεγονός. Αστρονόμοι από το Κέντρο Αστροφυσικής Harvard & Smithsonian εντόπισαν για πρώτη φορά την κίνηση μιας τεράστιας μάζας μαύρης τρύπας. Η ανακάλυψή τους δημοσιεύθηκε στο περιοδικό The Astrophysical Journal.

«Δεν περιμένουμε να κινείται η πλειονότητα των υπερμεγέθων μαύρων οπών. Συνήθως αρέσκονται στο να κάθονται» λέει ο Dominic Pesce, αστρονόμος στο Κέντρο Αστροφυσικής, ένας από τους συγγραφείς της δημοσίευσης. «Έχουν τόσο μεγάλη μάζα που τους είναι δύσκολο να μετακινηθούν. Σκεφτείτε πόσο πιο δύσκολο είναι να μετακινήσετε μια μπάλα μπόουλινγκ σε σχέση με μια μπάλα ποδοσφαίρου – για να συνειδητοποιήσετε την δυσκολία στην αστρονομική μας περίπτωση, όταν η «μπάλα μπόουλινγκ» έχει μάζα αρκετά εκατομμύρια μεγαλύτερη από την μάζα του Ήλιου. Θα απαιτείται σίγουρα ένα πολύ ισχυρότερο λάκτισμα».

Ο Pesce και οι συνεργάτες του διερευνούν αυτό το σπάνιο φαινόμενο τα τελευταία πέντε χρόνια, συγκρίνοντας τις ταχύτητες των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και των γαλαξιών.  «Αναρωτηθήκαμε: Είναι οι ταχύτητες των μαύρων οπών ίδιες με τις ταχύτητες των γαλαξιών στους οποίους κατοικούν; Περιμένουμε να έχουν την ίδια ταχύτητα. Αν όχι, αυτό σημαίνει ότι η μαύρη τρύπα έχει διαταραχθεί.»

Για την έρευνά τους, η ομάδα εξέτασε αρχικά 10 γαλαξίες και τις τεράστιας μάζας μαύρες τρύπες στους πυρήνες τους. Μελέτησαν συγκεκριμένα τις μαύρες τρύπες που περιείχαν νερό στους δίσκους προσαύξησής τους – τις σπειροειδείς δομές που βρίσκονται σε τροχιακή κίνηση γύρω και προς την μαύρη τρύπα. Καθώς το νερό περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα, παράγει μια ακτινοβολία, γνωστή ως μέιζερ. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με ένα συνδεδεμένο δίκτυο ραδιοφωνικών κεραιών χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως Συμβολομετρία Πολύ Μεγάλων Αποστάσεων (VLBI) και διαμέσου της ακτινοβολίας μέιζερ υπολογίζεται η ταχύτητα της μαύρης τρύπας με ακρίβεια.

Η τεχνική αυτή βοήθησε την ομάδα να διαπιστώσει ότι εννέα από τις 10 υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες βρίσκονταν σε ηρεμία – αλλά μία ξεχώρισε και φάνηκε να κινείται. Η κινούμενη μαύρη τρύπα βρίσκεται σε απόσταση 230 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, στο κέντρο του γαλαξία J0437 + 2456. Η μάζα της είναι περίπου τρία εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη την μάζα του Ήλιου μας.

Located 230 million light-years away from Earth, the black hole sits at the center of a galaxy named J0437+2456. Its mass is about three million times that of our Sun. Using follow-up observations with the Arecibo and Gemini Observatories, the team has now confirmed their initial findings. The supermassive black hole is moving with a speed of about 110,000 miles per hour inside the galaxy J0437+2456.

Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από τις παρατηρήσεις των ραδιοτηλεσκοπίων Arecibo και Gemini, η ομάδα επιβεβαίωσε τώρα τα αρχικά της ευρήματα. Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα κινείται με ταχύτητα περίπου 177.000 km/h ως προς τον γαλαξία J0437 + 2456. Αλλά η αιτία που προκαλεί την κίνηση δεν είναι γνωστή. Η ομάδα θεωρεί ότι υπάρχουν δύο δυνατότητες.

Σύμφωνα με τον Jim Condon, μπορεί να παρατηρούμε το αποτέλεσμα της συγχώνευσης δυο μαύρων τρυπών. Το αποτέλεσμα μιας τέτοιας συγχώνευσης μπορεί να προκαλέσει την κίνηση που παρακολουθούμε επ’ αυτοφώρω. Παρά την προσδοκία ότι τέτοια γεγονότα θα έπρεπε συμβαίνουν συχνά, οι αστρονόμοι δυσκολεύονται να εντοπίσουν σαφή παραδείγματα δυαδικών υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, λέει ο Pesce. Αυτό που μάλλον βλέπουμε στον γαλαξία J0437 + 2456 είναι η μία από τις μαύρες τρύπες ενός τέτοιου ζεύγους, με την άλλη απούσα στις ραδιοφωνικές μας παρατηρήσεις, λόγω έλλειψης εκπομπών μέιζερ.

Ωστόσο, θα χρειαστούν επιπλέον παρατηρήσεις, για να εντοπιστεί η πραγματική αιτία της κίνησης μιας τόσο μεγάλης μαύρης τρύπας.

Πηγές: "A Restless Supermassive Black Hole in the Galaxy J0437+2456” by Dominic W. Pesce, Anil C. Seth, Jenny E. Greene, James A. Braatz, James J. Condon, Brian R. Kent and Davor Krajnović, 12 March 2021, The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/abde3d - https://www.cfa.harvard.edu/news/2021-06 - https://scitechdaily.com/astronomers-detect-a-supermassive-black-hole-on-the-move-unusual-motion-thus-far-unexplained/ - https://physicsgg.me/2021/03/14/