Παρασκευή, 3 Μαρτίου 2017

Κοσμικές Τιτανομαχίες.

Όταν συγκρούονται οι γαλαξίες, τα αστέρια επωμίζονται τις συνέπειες

Απεικόνιση Περιστατικού Παλιρροϊκής Διαταραχής στο γαλαξία F01004-2237. Απελευθερώθηκε τεράστια βαρυτική ενέργεια, καθώς τα υπολείμματα του άστρου προσαυξαυξήθηκαν από τη δύναμη της μαύρης τρύπας, πράγμα το οποίο δημιούργησε μια φωτεινή ουρά που προστέθηκε στο οπτικό φως του γαλαξία.

Εικόνα και πνευματικά δικαιώματα: Mark Garlick.

Όταν οι γαλαξίες συγκρούονται, το αποτέλεσμα είναι το λιγότερο εκπληκτικό. Ενώ αυτή η κατηγορία γεγονότων τέτοιου είδους λαμβάνει χώρα μόνο μία φορά κάθε μερικά δισεκατομμύρια χρόνια (και χρειάζεται εκατομμύρια χρόνια για να ολοκληρωθεί), στην πραγματικότητα είναι αρκετά συνηθισμένη, από κοσμολογική άποψη. Και αρκετά ενδιαφέρον επίσης είναι το γεγονός ότι μία από τις πιο εντυπωσιακές συνέπειες - αστέρια που καταστρέφονται από Υπερμεγέθεις Μαύρες Τρύπες [Supermassive Black Holes (SMBHs)] - είναι επίσης αρκετά συνηθισμένο φαινόμενο.

Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή στην επιστημονική κοινότητα ως ¨Αστρικός Κανιβαλισμός¨, ή αλλιώς Περιστατικά Παλιρροιακής Διαταραχής [Tidal Disruption Events (TDES)]. Μέχρι πρόσφατα, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι αυτά τα είδη των περιστατικών ήταν πολύ σπάνια. Αλλά στην πραγματικότητα είναι 100 φορές πιο πιθανό να συμβούν τέτοιου είδους συμβάντα από ό, τι πίστευαν οι αστρονόμοι στο παρελθόν, σύμφωνα με μια πρωτοποριακή μελέτη που διεξήχθη από κορυφαίους επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ,

Τα Περιστατικά Παλιρροιακής Διαταραχής (TDES) προτάθηκαν για πρώτη φορά το 1975, ως αναπόφευκτη συνέπεια των μελανών οπών, οι οποίες είναι συνήθως παρούσες στο κέντρο των γαλαξιών. Όταν ένα αστέρι περνάει αρκετά κοντά από την περιοχή όπου δρουν οι παλιρροιακές δυνάμεις μιας Υπερμεγέθους Μαύρης Τρύπας (SMBH), οι συνέπειες θα είναι να υποστεί αυτό που είναι γνωστό ως ¨σπαγγετοποίηση¨ (spaghetification), όπου το υλικό του σταδιακά ¨τεντώνεται¨ μακριά παίρνοντας τη μορφή ¨χορδών¨ γύρω από τη μαύρη τρύπα. Η διαδικασία προκαλεί δραματικές εκλάμψεις (flares) που μπορεί να είναι δισεκατομμύρια φορές λαμπρότερες από όλα μαζί τα αστέρια σε αυτόν το γαλαξία.  


Δεδομένου ότι η βαρυτική δύναμη των μελανών οπών είναι τόσο ισχυρή που ακόμα και το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από αυτές (αυτό τις κάνει να είναι αόρατες για τα συμβατικά μέσα παρατήρησης), τα  Περιστατικά Παλιρροιακής Διαταραχής (TDES) μπορεί να χρησιμεύσουν για να εντοπιστούν Υπερμεγέθεις Μαύρες Τρύπες (SMBHs) στο κέντρο των γαλαξιών, και να μελετηθεί έτσι το πώς προσαυξάνουν την ύλη. Στο παρελθόν, οι αστρονόμοι βασίστηκαν σε μελέτες εποπτείας μεγάλων περιοχών (large-area surveys ), για να καθορίσουν το ρυθμό με τον οποίο λαμβάνουν χώρα τα ΠΠΔ (TDES), και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι εμφανίζονται μία φορά κάθε 10.000 έως 100.000 χρόνια, ανά γαλαξία.

Ωστόσο, με τη χρήση του τηλεσκόπιου Ουίλιαμ Χέρσελ που βρίσκεται στο Παρατηρητήριο Roque de los Muchachos στη νήσο Λα Πάλμα, η ομάδα των επιστημόνων – που προέρχονται από το Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Σέφιλντ - πραγματοποίησαν μια έρευνα για 15 υπέρλαμπρους στο υπέρυθρο φως γαλαξίες που επρόκειτο να εμπλακούν σε γαλαξιακές συγκρούσεις. Κατά το συνδυασμό και την εξέταση πληροφοριών σχετικά με ένα γαλαξία που είχε παρατηρηθεί δύο φορές σε μια περίοδο δέκα ετών, παρατήρησαν ότι ένα ΠΠΔ (TDE) λάμβανε χώρα.
Τα ευρήματά τους καταχωρήθηκαν λεπτομερώς σε μια μελέτη με τίτλο ¨ένα Περιστατικό Παλιρροιακής Διαταραχής στην κοντινό υπέρλαμπρο στο υπέρυθρο γαλαξία F01004-2237¨, η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Astronomy. ο Δρ Τζέιμς Μάλανέι, λέκτορας Αστρονομίας στο Σέφιλντ  και συν-συγγραφέας της μελέτης δήλωσε σε ένα δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου:

¨Κάθε ένας από αυτούς τους 15 γαλαξίες πρόκειται να εμπλακεί σε μια κοσμική σύγκρουση με ένα γειτονικό γαλαξία. Τα εκπληκτικά ευρήματα μας δείχνουν ότι το ποσοστό των ΠΠΔ (TDES) αυξάνει δραματικά όταν οι γαλαξίες συγκρούονται. Αυτό είναι πιθανό να οφείλεται στο γεγονός ότι οι συγκρούσεις αυτές έχουν σαν αποτέλεσμα ένας μεγάλος αριθμός άστρων να σχηματίζεται κοντά στις κεντρικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες καθώς οι δύο γαλαξίες συγχωνεύονται.         

 Το τηλεσκόπιο Ουίλιαμ Χέρσελ, είναι μέρος της ομάδας τηλεσκοπίων Ισαάκ Νεύτων, που βρίσκονται στούς Καναρίους Νήσους.
 Εικόνα: ing.iac.es

Η ομάδα του Σέφιλντ παρατήρησε για πρώτη φορά, κατά τη διάρκεια μιας προηγούμενης έρευνας, αυτούς τους 15 συγκρουόμενους γαλαξίες το 2005. Ωστόσο, όταν τους παρατήρησε και πάλι το 2015, παρατήρησαν ότι ένας από τους γαλαξίες στα δεδομένα τους - ο F01004-2237 - φάνηκε να έχει υποστεί κάποιες αλλαγές. Η ομάδα συμβουλεύτηκε δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χάμπλ και το πρόγραμμα διαστημικής εποπτείας της Καταλίνα (Catalina Sky Survey) η οποία παρακολουθεί τη φωτεινότητα των αστρονομικών αντικειμένων (ιδιαίτερα του προγράμματος Γεωπλήσιων αντικειμένων -στα Αγγλικά NEOs ) στην πάροδο του χρόνου.

Αυτό που διαπιστώθηκε ήταν ότι η φωτεινότητα του F01004-2237 – ο οποίος είναι περίπου 1,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη - είχε αλλάξει δραματικά. Κανονικά, τέτοια έκλαμψη αποδίδεται σε μια έκρηξη Υπερκαινοφανούς (Σουπερνόβα) είτε σε ύλη που προσαυξάνεται κεντρικά μέσα σε μία  Υπερμεγέθη Μαύρη Τρύπα (SMBH) (βλέπε: Ενεργός γαλαξίας). Ωστόσο, η φύση αυτής της έκλαμψης (η οποία εμφάνισε μια ασυνήθιστα ισχυρή και ευρεία εκπομπή γραμμών στο φάσμα του στοιχείου Ήλιου μετά την έξαρση της) έμοιαζε περισσότερο με ΠΠΔ (TDE).


Η εμφάνιση ενός τέτοιου συμβάντος είχε εντοπιστεί κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων φασματοσκοπικών παρατηρήσεων ενός δείγματος 15 γαλαξιών σε μια περίοδο μόλις 10 ετών, η οποία πρότεινε ότι ο ρυθμός με τον οποίο τα ΠΠΔ (TDES) εμφανίζονται ήταν πολύ υψηλότερος από ό, τι εθεωρείτο μέχρι σήμερα - και όχι λιγότερο κατά ένα παράγοντα του 100 . Όπως δήλωσε ο Κλάιβ Τάντχάντερ , καθηγητής Αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο του Σέλφιλντ και επικεφαλής συντάκτης της μελέτης:

¨Με βάση τα αποτελέσματα μας για τον F01004-2237, αναμένουμε ότι τα φαινόμενα ΠΠΔ (TDE) θα γίνουν συνήθη στο δικό μας Γαλαξία, όταν συγχωνευτεί τελικά με το γειτονικό γαλαξία της Ανδρομέδας σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Κοιτώντας προς το κέντρο του Γαλαξία μας κατά το χρόνο της συγχώνευσης θα βλέπαμε μια ¨φωτοβολίδα¨ περίπου κάθε 10 έως 100 χρόνια. Οι εκλάμψεις αυτές θα είναι ορατές με γυμνό μάτι, και θα φαίνονται φωτεινότερες από κάθε άλλο άστρο ή πλανήτη στον νυχτερινό ουρανό¨.

Στην Καλλιτεχνική αυτή απεικόνιση βλέπουμε μια ταχύτατα περιστρεφόμενη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που περιβάλλεται από έναν δίσκο προσαύξησης. Εικόνα: ESA / Hubble, το ESO, Μ Kornmesse

Εν τω μεταξύ, μπορούμε να αναμένουμε ότι τα ΠΠΔ (TDES) είναι πιθανό να παρατηρηθούν και σε άλλους γαλαξίες κατά τη διάρκεια της ζωής μας. Η τελευταία φορά που παρατηρήθηκε ένα τέτοιο φαινόμενο ήταν το 2015, όταν η Αυτοματοποιημένη εποπτεία για Υπερκαινοφανείς ολοκλήρου του Ουρανού [(Automated Survey All-Sky βλέπε: ASAS-SN, ή αλλιώς Assassin) ανίχνευσε ένα υπέρλαμπρο Περιστατικό, τέσσερα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά – όπου μετέπειτα έρευνες αποκάλυψαν ότι επρόκειτο για ένα αστέρι το οποίο ¨καταβροχθίστηκε από μία περιστρεφόμενη ΥΜΤ (SMBH).

Φυσικά, η είδηση αυτή δικαίως προκάλεσε μεγάλο ενθουσιασμό στην αστρονομική κοινότητα, δεδομένου ότι ήταν ένα τόσο σπάνιο γεγονός. Αλλά εάν τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης αποτελούν κάποια ένδειξη, οι αστρονόμοι θα πρέπει να παρατηρήσουν πολύ περισσότερα αστέρια, τα οποία διαλύονται σιγά σιγά στο κοντινό μέλλον.

Με βελτιώσεις στα επιστημονικά όργανα, και τα μέσα της επόμενης γενιάς, όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Τζέημς Γουέμπ (James Webb Telescope) τα οποία θα εξελιχθούν κατά τα επόμενα χρόνια, αυτά τα σπάνια και εξαιρετικά ¨γραφικά¨ φαινόμενα μπορεί να γίνουν μια πιο συνηθισμένη εμπειρία.

Προσομοίωση υπολογιστή της σύγκρουσης του γαλαξία της Ανδρομέδας με τον γαλαξία μας.



Διαβάστε περαιτέρωNature: AstronomyUniversity of Sheffield


Article Updated: 2 Mar , 2017

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)
         

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις, απορίες, ή συμπληρώματα γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com