Ψάχνετε για μαύρες τρύπες σε γαλαξίες εκτός δρόμου

Οι μαύρες τρύπες είναι περίεργα θηρία στον κοσμικό ζωολογικό κήπο. Έρχονται σε δύο "τύπους": αστρικός και υπερμεγέθης. Είναι πλέον γνωστό ότι οι περισσότεροι γαλαξίες έχουν πολλές μαύρες οπές μαζικής μάζας διάσπαρτες σε όλη την έκταση. Συνήθως δημιουργούνται από τους θανάτους των αστεριών στις εκρήξεις των σουπερνόβα. Βρίσκονται μερικές φορές σε δυαδικά συστήματα, όπου μια μαύρη τρύπα και ένας λευκός νάνος ή κάποιο άλλο αστέρι κάνουν έναν τροχό χορό μεταξύ τους.

Οι μεγαλύτερες μαύρες τρύπες, οι υπέρμακες, είναι τοποθετημένες στις καρδιές των γαλαξιών και περιέχουν τη μάζα εκατομμυρίων ή δισεκατομμυρίων αστεριών. Ξοδεύουν τουλάχιστον ένα μέρος του χρόνου τους να πηγαίνουν κάτω στο υλικό στις άμεσες γειτονιές τους. Οι περισσότερες από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που γνωρίζουν οι αστρονόμοι είναι τοποθετημένες σε γαλαξίες, οι οποίες συσσωρεύονται μαζί σε ομάδες. Το μεγαλύτερο που βρέθηκε μέχρι τώρα έχει τη μάζα 21 δισεκατομμυρίων ήλιων και κρατά το δικαστήριο στον πυρήνα ενός γαλαξία στο σύμπλεγμα των Coma. Το Κόμμα είναι ένα τεράστιο συγκρότημα που βρίσκεται 336 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από το

Δεν ήταν το μόνο μεγάλο εκεί έξω. Οι αστρονόμοι βρήκαν επίσης μια μαύρη τρύπα 17 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών που βρίσκεται μέσα στον πυρήνα ενός γαλαξία που ονομάζεται NGC 1600, ο οποίος είναι ο ίδιος σε μια κοσμική ομβρίδα όπου υπάρχουν μόνο περίπου 20 γαλαξίες. Δεδομένου ότι οι περισσότερες από τις πραγματικά μεγάλες μαύρες τρύπες ζουν στις "μεγάλες πόλεις" (δηλαδή, σε καλά συγκεντρωμένα σύνολα γαλαξιών) ένα από τα γαλαξιακά ραβδιά λέει στους αστρονόμους ότι κάτι παράξενο θα έπρεπε να συμβεί να το δημιουργήσει στο ρεύμα του γαλαξίας.

Πώς, λοιπόν, μια μαύρη τρύπα τέρας ακουμπά σε ένα μικρό σύμπλεγμα γαλαξιών; Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι συγχωνεύθηκε με μια άλλη μαύρη τρύπα σε κάποιο σημείο στο μακρινό παρελθόν. Νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος, αλληλεπιδράσεις γαλαξιών ήταν πολύ πιο συνηθισμένες, οικοδομώντας ολοένα και μεγαλύτερες από μικρότερες.

Όταν δύο γαλαξίες συγχωνεύονται, όχι μόνο τα αστέρια τους, το φυσικό αέριο και η σκόνη ανακατεύονται, αλλά το κεντρικό τους μαύρο τρύπες (αν τους έχουν και οι περισσότεροι γαλαξίες) μεταναστεύουν στον πυρήνα του νεοσυσταθέντος, πιο μαζικού γαλαξίας. Εκεί, περιστρέφονται ο ένας δίπλα στο άλλο, καθιστώντας αυτό που ονομάζεται «δυαδική μαύρη τρύπα». Οποιοδήποτε αστέρι ή σύννεφα αερίου και σκόνης βρίσκονται σε διπλή απειλή από την βαρυτική έλξη αυτών των μαύρων τρυπών. Ωστόσο, αυτό το υλικό μπορεί στην πραγματικότητα να κλέψει την ορμή από τις μαύρες τρύπες (με την προϋπόθεση ότι δεν πέφτει δεξιά σε αυτά). Όταν συμβαίνει αυτό, τα αστέρια διαφεύγουν, αφήνοντας τις μαύρες τρύπες με λιγότερη ορμή. Αρχίζουν να κινούνται πιο κοντά και τελικά συγχωνεύονται για να δημιουργήσουν μια μαύρη τρύπα. Συνεχίζει να αυξάνεται με το να τσακίζει το αέριο που διοχετεύεται στον πυρήνα σε όλη τη σύγκρουση.

Λοιπόν, πώς η μαύρη τρύπα του NGC 1600 ήταν τόσο μαζική; Η πιο πιθανή εξήγηση είναι ότι ήταν εξαιρετικά πεινασμένος σε ένα σημείο της πρώιμης ζωής του, οδηγώντας το να πιπιλίζει πολλά αέρια και άλλα υλικά.

Αυτή η τεράστια όρεξη μπορεί να εξηγήσει επίσης γιατί ο γαλαξίας του ξενιστή βρίσκεται σε μια τόσο μικρή συστάδα, σε σύγκριση με άλλες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε γαλαξίες στις καρδιές πολύ μεγαλύτερων συστάδων. Ο NGC 1600 είναι ο μεγαλύτερος, πιο ογκώδης γαλαξίας στην ομάδα του. Είναι επίσης τρεις φορές φωτεινότερο από οποιονδήποτε από τους άλλους κοντινούς γαλαξίες. Αυτή η τεράστια διαφορά στη φωτεινότητα δεν είναι κάτι που είδαν οι αστρονόμοι σε άλλες ομάδες.

Το μεγαλύτερο μέρος του αέριου της Γαλαξίας καταναλώθηκε εδώ και πολύ καιρό όταν η μαύρη τρύπα πυροβολήθηκε σαν α λαμπρό κβάζαρ από υλικό που ρέει σε αυτό που θερμαίνεται σε λαμπερό πλάσμα. Στη σύγχρονη εποχή, η κεντρική μαύρη τρύπα του NGC 1600 είναι σχετικά ήσυχη. Στην πραγματικότητα, οι αστρονόμοι το ονόμαζαν «ύπνο γίγαντα». Αυτό εξηγεί γιατί δεν είχε εντοπιστεί σε προηγούμενες μελέτες του γαλαξία. Αστρονόμοι σκόνταψαν σε αυτό το τεράστιο τέρας όταν μέτρησαν τις ταχύτητες των κοντινών αστεριών. Το έντονο βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας επηρεάζει τις κινήσεις και τις ταχύτητες των αστεριών. Μόλις οι αστρονόμοι μπόρεσαν να μετρήσουν αυτές τις ταχύτητες, θα μπορούσαν τότε να καθορίσουν τη μάζα της μαύρης τρύπας.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν ειδικά όργανα στο Παρατηρητήριο Gemini στο Hawai'i για να μελετήσει το φως που προέρχεται από τα αστέρια κοντά στη μαύρη τρύπα στο NGC 1600. Μερικά από αυτά τα αστέρια περιβάλλουν τη μαύρη τρύπα και αυτή η κίνηση εμφανίζεται στο το δακτυλικό αποτύπωμα του αστέρι (που ονομάζεται φάσμα του). Άλλα αστέρια είχαν κινήσεις που φαίνεται να υποδηλώνουν ότι κάποτε είχαν αποτολμήσει λίγο πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα και βγήκαν με βαρυτική κίνηση σε μια πιο ή λιγότερο ευθεία γραμμή από τον πυρήνα των γαλαξιών. Αυτό έχει νόημα από τότε Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble τα στοιχεία έδειξαν επίσης ότι ο πυρήνας είναι πολύ εξασθενημένος. Θα περίμενε κανείς ότι αν η μαύρη τρύπα έριχνε μακριά τα αστέρια. Είναι πιθανό ο πυρήνας του NGC 1600 να έχει εκτοξεύσει αρκετά αστέρια για να κάνει 40 δισεκατομμύρια ήλιοι. Αυτό λέει στους αστρονόμους ότι υπάρχει μια πολύ ισχυρή και μαζική μαύρη τρύπα κρυμμένη στην καρδιά αυτού του γαλαξία, που βρίσκεται περίπου 209 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

• Μαύρες τρύπες υπάρχουν σε πολλούς γαλαξίες. Οι πυρήνες των ελικοειδών και ελλειπτικών συνήθως περιέχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.
• Ο ελλειπτικός γαλαξίας NGC 1600 έχει μια πολύ μαζική μαύρη τρύπα στην καρδιά του.
• Οι αστρονόμοι εργάζονται για να καταλάβουν γιατί αυτός ο γαλαξίας έχει μια τόσο μαζική μαύρη τρύπα.

• "Μια όψη του γιγαντιαίου ελλειπτικού γαλαξία NGC 1600." HubbleSite - Τηλεσκόπιο - Hubble Essentials - Σχετικά με τον Edwin Hubble, hubblesite.org/image/3723/news.
• Ντανμπάρ, Μπράιαν. "Τι είναι μια μαύρη τρύπα;" NASA, NASA, 21 Μαΐου 2015, www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-black-hole-k4.html.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes.