Δείτε το εκπληκτικό «συντριβάνι» μιας μαύρης τρύπας με πίδακες ισχύος δέκα χιλιάδων άστρων σαν τον Ήλιο

Η τεράστια ισχύς των μαύρων τρυπών αποκαλύφθηκε καθώς διεθνής ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε τις πρώτες ακριβείς μετρήσεις ενός μακρινού κοσμικού «κενού». Χρησιμοποιώντας ένα ραδιοτηλεσκόπιο που σαρώνει ολόκληρο τον πλανήτη κατέγραψαν τους «χορευτικούς πίδακες» που εκτοξεύονται από μια μαύρη τρύπα σε απόσταση 7.000 ετών φωτός από τη Γη.

Αυτοί οι πίδακες απελευθερώνουν ενέργεια ισοδύναμη με την ισχύ 10.000 Ήλιων και κινούνται με ταχύτητα 150.000 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο σχεδόν τη μισή ταχύτητα του φωτός. Ωστόσο, αυτά τα εντυπωσιακά «συντριβάνια» υπερθερμασμένης ύλης χρησιμοποιούν μόλις περίπου το 10% της ενέργειας που απορροφά η μαύρη τρύπα καθώς «τρέφεται».

Οι ανακαλύψεις αυτές προέρχονται από ένα διπλό αστρικό σύστημα που ονομάζεται Cygnus X–1, το οποίο περιλαμβάνει ένα υπερμεγέθες άστρο και μια μαύρη τρύπα. Το υπερμεγέθες άστρο δημιουργεί εξαιρετικά ισχυρούς αστρικούς ανέμους, εκτοξεύοντας 100 εκατομμύρια φορές περισσότερη μάζα ανά δευτερόλεπτο από τον Ήλιο μας, με ταχύτητες τρεις έως τέσσερις φορές μεγαλύτερες.

Αυτοί οι άνεμοι είναι τόσο ισχυροί που λυγίζουν τους πίδακες κατά περίπου δύο μοίρες όπως ο άνεμος που παρασύρει το νερό ενός σιντριβανιού. Σύμφωνα με τον καθηγητή Τζέημς Μίλερ Τζόουνς από το Πανεπιστήμιο Curtin στην Αυστραλία επειδή γνωρίζουν πόσο ισχυρός είναι ο αστρικός άνεμος μπορούν να υπολογίσουν τη δύναμη που ασκεί στον πίδακα και έτσι να προσδιορίσουν την ισχύ του.

Το φαινόμενο

Οι μαύρες τρύπες είναι από τα πιο παράξενα και μυστηριώδη αντικείμενα στο Σύμπαν με ύλη τόσο πυκνή ώστε ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει από τη βαρυτική τους έλξη. Παρόλο που απορροφούν φως δημιουργούν ταυτόχρονα εντυπωσιακές εκρήξεις ενέργειας με τη μορφή πιδάκων.

Καθώς η ύλη έλκεται προς τη μαύρη τρύπα, περιστρέφεται γύρω της σαν νερό που κατεβαίνει σε αποχέτευση επιταχυνόμενη σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Καθώς αυτή η ύλη σπειροειδώς κατευθύνεται προς τη μαύρη τρύπα μεταφέρει μαζί της μαγνητικά πεδία τα οποία όταν «συστρέφονται» συμβάλλουν στην εκτόξευση των πιδάκων.

Οι πίδακες από τις μεγαλύτερες μαύρες τρύπες μπορούν να εκτείνονται σε αποστάσεις πολλών ετών φωτός μεταφέροντας τεράστια ποσά ενέργειας στο περιβάλλον τους. Η κατανόηση της πραγματικής ισχύος αυτών των πιδάκων είναι κρίσιμη για τον υπολογισμό του ρυθμού με τον οποίο μια μαύρη τρύπα τρέφεται και αναπτύσσεται.

Οι επιστήμονες μπορούν να εκτιμήσουν πόσο γρήγορα «καταναλώνει» ύλη μια μαύρη τρύπα μετρώντας τις ακτίνες Χ που εκπέμπονται από την ύλη που πέφτει μέσα της, αλλά πρέπει επίσης να γνωρίζουν πόση ύλη εκτοξεύεται μέσω των πιδάκων. Συνδυάζοντας αυτές τις μετρήσεις, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν τον «ενεργειακό προϋπολογισμό» της μαύρης τρύπας κάτι σαν καταμέτρηση θερμίδων αλλά για μια μαύρη τρύπα.

Οι φυσαλίδες

Για πολλά χρόνια οι επιστήμονες μπορούσαν να μετρούν μόνο τη μέση ενέργεια των πιδάκων σε χρονικές κλίμακες δεκάδων χιλιάδων ετών. Αυτό γινόταν παρατηρώντας πώς οι πίδακες δημιουργούν «φυσαλίδες» στα γύρω αέρια, όμως η μέθοδος αυτή δεν ήταν ιδιαίτερα ακριβής. Η νέα μέτρηση επιτρέπει πλέον τον ακριβή προσδιορισμό του ποσοστού της ενέργειας που μετατρέπεται σε πίδακες.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό, επειδή οι θεωρίες για τις μαύρες τρύπες υποστηρίζουν ότι οι φυσικοί νόμοι που τις διέπουν είναι ίδιοι ανεξάρτητα από το μέγεθός τους. Έτσι, μια τόσο ακριβής μέτρηση μπορεί να αποτελέσει σημείο αναφοράς για μελλοντικές μελέτες, είτε πρόκειται για μαύρες τρύπες με μάζα πέντε φορές είτε πέντε δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.

Αυτό θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς το Σύμπαν έφτασε στη σημερινή του μορφή. Οι πίδακες από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες παίζουν καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία πλανητών, άστρων και γαλαξιών.

Σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν ακόμη και να δημιουργήσουν τεράστιες «φυσαλίδες» αερίου μεγαλύτερες από ολόκληρους γαλαξίες επηρεάζοντας δραστικά την εξέλιξή τους. Σύμφωνα με τον επικεφαλής της μελέτης Δρ. Στιβ Ρατζ Πραμπού από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης αυτή η διαδικασία γνωστή ως «ανατροφοδότηση», είναι κρίσιμη για τη ρύθμιση της ανάπτυξης και της εξέλιξης των γαλαξιών.

Μέχρι σήμερα, στις προσομοιώσεις του Σύμπαντος, οι επιστήμονες έπρεπε να υποθέτουν πόσο αποδοτικές είναι οι μαύρες τρύπες στη μετατροπή της ενέργειας σε πίδακες. Η νέα αυτή μελέτη παρέχει την πρώτη άμεση παρατηρησιακή μέτρηση αυτής της αποδοτικότητας, προσφέροντας μια πολύ πιο σταθερή βάση για μελλοντικές έρευνες.

Naftemporiki.gr