Μια «μέτρια» μαύρη τρύπα αρχέγονης προέλευσης. Early Universe Explosion Reveals Elusive “Goldilocks” Black Hole

Καλλιτεχνική απεικόνιση των διαδρομών του φωτός από την έκλαμψη ακτίνων γ εξαιτίας του φαινομένου βαρυτικού φακού από τη νέα μαύρη τρύπα. The new black hole was found through the detection of a gravitationally lensed gamma-ray burst. Credit: Artist impression: Carl Knox, OzGrav

Μια μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα σπάει το ρεκόρ – όχι για το ότι είναι η μικρότερη ή η μεγαλύτερη – αλλά γιατί το μέγεθός της είναι αναπάντεχα ενδιάμεσο. H εν λόγω μαύρη τρύπα δεν ανήκει ούτε στην κατηγορία των μαύρων τρυπών που προκύπτουν από τα άστρα ούτε στις γιγαντιαίες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στους πυρήνες των περισσότερων γαλαξιών.

Στην πρόσφατη δημοσίευση με τίτλο «Evidence for an intermediate-mass black hole from a gravitationally lensed gamma-ray burst» διερευνάται η ύπαρξη μιας μαύρης τρύπας ενδιάμεσης μάζας, περίπου 55.000 φορές την μάζα του ήλιου. Η νέα μαύρη τρύπα βρέθηκε από την ανίχνευση έκρηξης ακτίνων γ διαμέσου του φαινομένου βαρυτικού φακού.

Η έκρηξη ακτίνων γ, μια έκλαμψη φωτός υψηλής ενέργειας διάρκειας μισού δευτερολέπτου, που εκπέμφθηκε από ένα ζεύγος άστρων που συγχωνεύθηκαν, παρατηρήθηκε ότι είχε μια καθυστερημένη «ηχώ». Αυτή η ηχώ προκαλείται από την παρεμβαλλόμενη μαύρη τρύπα ενδιάμεσης μάζας, που κάμπτει τη διαδρομή του φωτός κατά την πορεία της προς τη Γη, με αποτέλεσμα οι αστρονόμοι να βλέπουν με χρονική καθυστέρηση την ίδια έκλαμψη δύο φορές.

Το ισχυρό λογισμικό που αναπτύχθηκε για την ανίχνευση μαύρων τρυπών από βαρυτικά κύματα προσαρμόστηκε κατάλληλα για να αποδειχθεί πως πρόκειται για την ίδια έκλαμψη ακτίνων γ.

A new black hole breaks the record — not for being the smallest or the biggest — but for being right in the middle. An intermediate-mass black hole is the missing link between two other kinds of black holes – supermassive ones lurking at the centers of galaxies – and stellar black holes, often formed in the implosions that take place when massive stars explode as supernovae. Astronomers believe there should be many mid-size black holes around, but finding them has been hard. This week, though, astronomers published a new discovery of a long-sought “goldilocks” black hole – not big enough to be labeled supermassive, not small enough to rank as an ordinary stellar black hole – with a mass of 55,000 suns. The mass of this black hole falls midway between the other two kinds.

Αυτή η μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα θα μπορούσε να είναι ένα αρχαίο υπόλειμμα – μια αρχέγονη μαύρη τρύπα που δημιουργήθηκε πριν σχηματιστούν τα πρώτα άστρα και οι γαλαξίες στο σύμπαν, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της δημοσίευσης Eric Thrane. Αυτές οι αρχέγονες μαύρες τρύπες μπορεί να είναι οι σπόροι των τεράστιων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που ζουν στις καρδιές των γαλαξιών σήμερα.

Με βάση αυτή τη νέα μαύρη τρύπα, οι ερευνητές εκτιμούν ότι η πυκνότητα μαύρων τρυπών ενδιάμεσης μάζας (M~10⁴-10⁵M_Ꙩ) στο σύμπαν είναι ≈2300 μαύρες τρύπες/Μpc³. Έτσι υπολογίζουν προσεγγιστικά ότι περίπου 46.000 ενδιάμεσης μάζας μαύρες τρύπες βρίσκονται στην γειτονιά του γαλαξία μας.

Πηγές: “Evidence for an intermediate-mass black hole from a gravitationally lensed gamma-ray burst” 29 March 2021, Nature Astronomy - https://scitechdaily.com/early-universe-explosion-reveals-elusive-goldilocks-black-hole/ - https://earthsky.org/space/intermediate-black-hole-gravitational-lens-gamma-ray-burst - https://physicsgg.me/2021/04/09/