Παρασκευή 11 Ιανουαρίου 2019

Οι αστρονόμοι μπορεί να είδαν τελικά ένα αστέρι να μετατρέπεται σε μαύρη τρύπα

Μία αστροφυσικός δηλώνει : "Αυτό είναι κάτι που περιμέναμε χρόνια".

Αποτέλεσμα εικόνας για Astronomers may have finally seen a star become a black hole
Μία πυκνή αστρική σωρός, γνωστή και ως άστρο νετρονίων, βρίσκεται μέσα στο E0102, ένα υπόλειμμα υπερκαινοφανούς 200.000 έτη φωτός από τη Γη.
Οι αστρονόμοι που παρακολουθούν αυτές τις αστρικές εκρήξεις μπορεί να έχουν γίνει μάρτυρες στη στιγμή της γέννησης ενός αστέρα νετρονίων - ή ακόμα και μιας μαύρης τρύπας - χίλιες φορές μακρύτερα από το E0102, στον γαλαξία CGCG 137-068.
Εικόνα: (NASA/CXC/ESO/F.VOGT ET AL); OPTICAL (ESO/VLT/MUSE & NASA/STSCI)

Καθώς οι δεινόσαυροι κυριαρχούσαν στην αρχαία Γη πριν από περισσότερα από 200 εκατομμύρια χρόνια, ένα τεράστιο αστέρι εισέρχονταν στον επιθανάτιο του στάδιο. Η προκύπτουσα κοσμική έκρηξη ήταν τόσο ασυνήθιστη, που προβλημάτισε τους αστρονόμους όταν η λάμψη της έφτασε επιτέλους στον πλανήτη μας τον περασμένο Ιούνιο.

Η μυστήρια όμως αυτή λάμψη μπορεί να έχει μια ιστορία καταγωγής. Με βάση τις τελευταίες παρατηρήσεις του παράξενου αυτού Υπερκαινοφανούς (σουπερνόβα), ο οποίος ονομάστηκε Cow*, μια ομάδα 45 αστρονόμων υποστηρίζει ότι μπορεί να αντιπροσωπεύει την πρώτη φορά που οι άνθρωποι έχουν συλλάβει την ακριβή στιγμή που ένα αστέρι που πεθαίνει γεννά μια μαύρη τρύπα.

BLACK HOLES 101

"Αυτό είναι κάτι που περιμέναμε χρόνια", δηλώνει η επικεφαλής της ομάδας Raffaella Margutti, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Northwestern. Η Margutti και οι συνεργάτες της παρουσίασαν την εργασία τους αυτή την εβδομάδα στην ετήσια συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Σιάτλ της Ουάσιγκτον, και σύντομα θα δημοσιεύσουν τα ευρήματά τους στο περιοδικό Astrophysical Journal.

Τα δεδομένα της ομάδας, που καταγράφηκαν σε πολλαπλά μήκη κύματος φωτός, θα μπορούσαν επίσης να σημαίνουν ότι ένα τεράστιο αστέρι κατέρρευσε σε ένα αστέρι νετρονίων, ένα είδος πυκνού αστρικού πτώματος. Και άλλες ομάδες που μελετούν τον Υπερκαινοφανή (σουπερνόβα) Cow έχουν προτείνει εναλλακτικές εξηγήσεις για την ασυνήθιστη αυτή συμπεριφορά του. Τι γνωρίζουμε λοιπόν για τον Cow; και γιατί ήταν τόσο δύσκολο για τους αστρονόμους να τον περιγράψουν;... Σας έχουμε τις απαντήσεις.


Πού βρίσκεται ο Υπερκαινοφανής Cow, και γιατί λέγεται ονομάζεται έτσι;

Ο Υπερκαινοφανής Cow εξερράγη στα περίχωρα του CGCG 137-068, ενός νάνου σπειροειδή γαλαξία περίπου 200 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Ονομάζεται "Cow " λόγω της τυπικής, αυτόματης δημιουργίας του ονόματος AT2018cow. Μια ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποίησαν τα τηλεσκόπια ATLAS της Χαβάης τον παρατήρησε στις 16 Ιουνίου του 2018, και επεσήμανε το αντικείμενο και σε άλλους αστρονόμους στις 17 Ιουνίου - πυροδοτώντας μια πυρετώδη διεργασία στα τηλεσκόπια, ώστε να στοχεύσουν όσο το δυνατόν γρηγορότερα στο σημείο της έκρηξης.

Στις 17 Αυγούστου του 2018, το όργανο DEIMOS του αστεροσκοπείου W.M. Keck συνέλαβε την εικόνα αυτή του AT2018cow και του γαλαξία του.
Εικόνα: R. MARGUTTI/W.M.KECK OBSERVATORY


Τι κάνει τον Υπερκαινοφανή  Cow τόσο ασυνήθιστο;

Ο Υπερκαινοφανής Cow δεν είναι η πρώτη λάμψη του είδους του η οποία εμφανίστηκε στον νυχτερινό ουρανό, αλλά είναι η πιο κοντινή που εντοπίστηκε ποτέ, δίνοντας στους ερευνητές μια άνευ προηγουμένου ευκαιρία να παρατηρήσουν λεπτομερώς ενα τέτοιο φαινόμενο. Είναι επίσης πολύ φωτεινός, και πραγματικά πολύ γρήγορος. Στην κορύφωση του ο Cow, ήταν δεκάδες φορές πιο φωτεινός στις ακτίνες Χ από τις κανονικές αστρικές εκρήξεις, οι οποίες ονομάζονται εκρήξεις Υπερκαινοφανών γνωστές και ως σουπερνόβα. Ο Υπερκαινοφανής αυτός έφθασε στην ανώτερη του φωτεινότητα μέσα σε λίγες μέρες, ενώ χρειάζονται εβδομάδες μέχρι να κορυφωθεί πλήρως.

Επιπλέον, η πηγή ενέργειας του Cow δεν ήταν άμεσα προφανής. Κανονικά, οι Υπερκαινοφανείς παίρνουν την εκρηκτική τους ενέργεια από το Νικέλιο-56, ένα ραδιενεργό ισότοπο ενσωματωμένο στο εσωτερικό τους. Αλλά όταν οι αστρονόμοι υπολόγισαν πόσα υπολείμματα είχε απορρίψει ο  Cow, βρέθηκαν μπροστά σε μια εκπληκτικά μικρή ποσότητα από το σύνολο των υπολειμμάτων εκείνων που απορρίφθηκαν- ίσως το ένα δέκατο της μάζας του Ήλιου μας. Αυτό είναι κάτι παράξενο, γιατί οι Υπερκαινοφανείς συνήθως εκτοξεύουν δεκάδες υπολείμματα στο μέγεθος του Ηλίου.

Η εικόνα αυτή του 1991 δείχνει ενα μικρό μέρος από τα υπολείμματα του υπερκαινοφανούς Cygnus Loop. Ο σχηματισμός που παρουσιάζεται εδώ σηματοδοτεί την εξωτερική άκρη ενός διαστελλόμενου ωστικού κύματος από μια κολοσσιαία αστρική έκρηξη η οποία συνέβη πριν από περίπου 15.000 χρόνια. Το ωστικό κύμα πέφτει μέσα σε νέφη από διαστρικό αέριο, προκαλώντας λάμψη, αποκαλύπτοντας πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση του αερίου.
Χορηγία εικόνας: J. J. HESTER (ARIZONA STATE UNIVERSITY)/NASA

Ακόμα κι αν τα υπολείμματα του Υπερκαινοφανή Cow ήταν εξ ολοκλήρου από Νικέλιο-56, αυτό δεν θα ήταν αρκετό για να τροφοδοτήσει την παρατηρούμενη αυτή έκρηξη. Επιπλέον, τα υπολείμματα περιελάμβαναν Υδρογόνο και Ήλιο, τα οποία οι αστρονόμοι δεν περίμεναν να βρουν: Τα αστέρια που εκρήγνυνται σε Υπερκαινοφανή θα έπρεπε να καίνε ας το πούμε έτσι, εδώ και πολύ καιρό αυτά τα στοιχεία ως πυρηνικό καύσιμο.

Επίσης, ο Υπερκαινοφανής Cow εκπέμπει ακτινοβολία με ασυνήθιστους τρόπους. Για παράδειγμα, η ομάδα της Margutti ζήτησε το τηλεσκόπιο X-ray NuSTAR της NASA να εστιάσει στο αντικείμενο. Τα δεδομένα έδειξαν ότι λίγο αργότερα από μια εβδομάδα μετά την πρώτη εμφάνισή του, ο Cow  μεγάλωσε απροσδόκητα, και έγινε φωτεινότερος στις ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας. "Η πρώτη αντίδραση όταν πήραμε τα δεδομένα αυτά, ήταν οτι ίσως κάναμε κάτι λάθος", δηλώνει η Margutti.


Ξέρουμε τι προκάλεσε τον Υπερκαινοφανή Cow;

Η επικρατούσα έποψη είναι ότι μια συμπαγής "κεντρική μηχανή" βρίσκεται στο κέντρο του Υπερκαινοφανούς Cow, και εκπέμπει αυτές τις ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας. Αυτό το αντικείμενο, ότι κι αν είναι, περιβάλλεται σε μια σαφώς ασύμμετρη σφαίρα ύλης η οποία απορρίπτεται με κάποιου είδους έκρηξη.

"Ένα από τα αστεία της υπόθεσης είναι ότι εμείς [οι φυσικοί] πάντα μοντελοποιούμε τα πράγματα ως "σφαιρικές αγελάδες (spherical cows)" και εδώ είναι σαφές ότι πρόκειται για μια μη σφαιρική αγελάδα", δηλώνει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Brian Metzger, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Columbia. "Είναι πραγματικά δύσκολο να το εξηγήσω αυτό ως ένα σφαιρικό γεγονός, γιατί αν η πηγή ακτίνων Χ τροφοδοτεί την οπτική ακτινοβολία, τότε πώς οι ακτίνες Χ φθάνουν σε εμάς;"


Στο μοντέλο που υπάρχει στην ομάδα της Margutti, τα υπολείμματα τα οποία αιωρούνται από τους πόλους του αντικειμένου κινούνται ταχύτερα - και γίνονται πολύ γρήγορα διαφανή - νωρίτερα από τα νέφη γύρω από τον ισημερινό του αντικειμένου. Αυτά τα ισημερινά νέφη απορρόφησαν τις υψηλής ενέργειας ακτίνες Χ αυτής της κεντρικής μηχανής, οι οποίες κάνουν τα νέφη αυτά να θερμαίνονται, δημιουργώντας το ορατό φως του Υπερκαινοφανούς Cow. Ωστόσο, μερικές από τις υψηλής ενέργειας ακτίνες Χ  θα μπορούσαν να διαρρεύσουν από τους καθαρότερους, τους λιγότερο πυκνούς αν θέλετε, πόλους του Υπερκαινοφανούς.

Εν τω μεταξύ, τα ραδιοσήματα του Cow, δείχνουν ότι συμπεριφέρεται σαν "μαινόμενος ταύρος σε ομιχλώδες υαλοπωλείο". Όταν εξερράγη ο Υπερκαινοφανής αυτός, μερικά από τα υπολείμματα του αντικειμένου εκτοξεύτηκαν προς τα έξω με ταχύτητες περισσότερο από 18.000 μίλια το δευτερόλεπτο, ή μέχρι το ένα δέκατο της ταχύτητας του φωτός. Το ταχύτερο από αυτό το υλικό φαίνεται να έχει βυθιστεί σε μια πυκνή ομίχλη σωματιδίων η οποία περιβάλλει την κοσμική αυτή...αγελάδα, θερμαίνοντας τη ομίχλη αυτή, δημιουργώντας παράλληλα και τις ραδιο-εκπομπές του αντικειμένου.


Τι είναι ο "κεντρικός κινητήρας" του Υπερκαινοφανή Cow;

Η ομάδα τη Margutti πιστεύει ότι υπάρχουν δύο βασικές πιθανότητες. Η μία είναι οτι ο Cow θα μπορούσε να είναι ένα πολύ μαγνητισμένο αστέρι νετρονίων που περιστρέφεται περίπου χίλιες φορές το δευτερόλεπτο (Μάγναστρο). Η άλλη πιθανότητα είναι ότι το αντικείμενο αυτό εμφανίστηκε όταν ένας τεράστιος και πολύ καυτός τύπος αστέρα που ονομάζεται Κυανός Υπεργίγαντας είχε μια αποτυχημένη έκρηξη με συνέπεια να μετατραπεί σε μια μαύρη τρύπα.

Σε αυτό το σενάριο, το μεγαλύτερο μέρος του εσωτερικού του αστεριού κατέρρευσε για να σχηματίσει τη μαύρη τρύπα, αλλά τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού δεν το "αισθάνθηκαν" εξ αρχής. Καθώς η εσωτερική μαύρη τρύπα "ζωντάνευε", έχασε κάποια μάζα με τη μορφή ενός σμήνους από "σωματίδια-φαντάσματα"  τα οποία ονομάζονται Νετρίνα. Η κοσμική πτήση των νετρίνων έξω από το κέντρο του αστέρα εκτόξευσε προς το διάστημα κάποιο από το εξωτερικό υλικό πριν η μαύρη τρύπα τα καταβροχθίσει στην κυριολεξία, και οτι απέμεινε σύντομα συσσωρεύτηκε και προσαυξήθηκε, σχηματίζοντας ενα δίσκο γύρω από τη νεογέννητη μαύρη τρύπα.


Υπάρχουν και κάποιες άλλες θεωρίες για το τι μπορεί να είναι ο Υπερκαινοφανής Cow;

Η Margutti και οι συνεργάτες της δεν είναι οι μόνοι που προτείνουν ότι ο Υπερκαινοφανής Cow έχει μια κεντρική μηχανή. Σε μια άλλη μελέτη  η οποία έγινε αποδεκτή από το περιοδικό Astrophysical Journal, μια ξεχωριστή ομάδα με επικεφαλής τον αστρονόμο του πανεπιστημίου Caltech, Anna Υ. Q. Ho, οδηγείται σε παρόμοια συμπεράσματα.

Αλλά ο Daniel Perley, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο John Moores του Λίβερπουλ, προτείνει στη δική του μελέτη ότι ο Cow μπορεί να εμφανίστηκε όταν μια ήδη υπάρχουσα και σχετικά ογκώδης μαύρη τρύπα καταβρόχθισε ένα αστέρι παρόμοιο με τον Ήλιο μας, σε ένα φαινόμενο γνωστό ως "Παλιρροϊκή Διαταραχή" (tidal disruption). Καθώς η τεράστια βαρύτητα της μαύρης τρύπας διέλυσε το αστέρι, τα αέρια του θα μπορούσαν να έχουν συσσωρευτεί γύρω από τη μαύρη τρύπα σχηματίζοντας ένα δίσκο, δημιουργώντας κατά τη διαδικασία αυτή, προοδευτικά, την ασυνήθιστη λάμψη του Υπερκαινοφανούς Cow.

Το ερώτημα είναι αν έχει νόημα μια μαύρη τρύπα αυτού του μεγέθους να περιφέρεται στα περίχωρα ενός γαλαξία, σε μια περιοχή η οποία θα πρέπει να είναι πυκνή από αέριο σύμφωνα με τα ραδιοσήματα του Cow. Η τρέχουσα θεωρία υποστηρίζει ότι μαύρες τρύπες τέτοιου διαμετρήματος πρέπει να σχηματίζονται σε αστρικά σμήνη (συστάδες αστέρων), όπου δεν υπάρχει και πολύ παραπανίσιο αέριο.

Η Margutti υποστηρίζει ότι η περίπτωση για το περιβάλλον του Υπερκαινοφανούς Cow βγάζει νόημα, αν η ομίχλη που τον περιβάλλει ήταν ύλη η οποία βρέθηκε εκεί από ένα τεράστιο αστέρι, το οποίο αργότερα θα μπορούσε να καταρρεύσει είτε σε ένα αστέρι νετρονίων είτε σε μια μαύρη τρύπα. Αλλά ο Perley επισημαίνει ότι δεν έχουμε ακόμη ανακαλύψει και μελετήσει μαύρες τρύπες στο εύρος μάζας το οποίο επικαλείται η ομάδα του, και έτσι δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι η θεωρία ταιριάζει με την πραγματικότητα.

"Η ομάδα [της Margutti] αποτελείται από μερικούς κορυφαίους ειδικούς στους υπερκαινοφανείς, αλλά θα ήθελα να δω τους ειδικούς της Παλιρροϊκής Διαταραχής να παίρνουν θέση, για να διαπιστώσουν εάν μπορούν να βρουν έναν τρόπο να λειτουργήσει [το μοντέλο αυτό] ", δηλώνει ο Perley.


Τι έπεται;

Μακροχρόνιες παρατηρήσεις του Υπερκαινοφανούς Cow θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ερμηνεία της ταυτότητας της κεντρικής μηχανής που συναντήσαμε πιο πάνω. Αν ένα μαγνητισμένο αστέρι νετρονίων βρίσκεται στην καρδιά του Υπερκαινοφανούς Cow, λέει ο Metzger, θα μπορούσε να έχει στείλει εκλάμψεις ακτίνων Χ εδώ και χρόνια. Ωστόσο, μια μαύρη τρύπα δεν θα "τρεμόπαιζε" με αυτόν τον τρόπο.

Αλλά ο πιο γόνιμος τρόπος για να μάθουμε περισσότερα για τον Cow, είναι να βρούμε περισσότερα αντικείμενα όπως αυτό. Οι αστρονόμοι μόλις πρόσφατα κέρδισαν τη δυνατότητα να εντοπίζουν τέτοιες εκλάμψεις φωτός, και να τις παρακολουθήσουν σε πραγματικό χρόνο, καθώς έχουν παρουσιαστεί περισσότερα ρομποτικά τηλεσκόπια και έρευνες μεγάλης κλίμακας (large-scale surveys).

"Αυτές οι έρευνες του νυχτερινού ουρανού σχεδόν φτιάχνουν μια ταινία... Είναι μια συναρπαστική στιγμή", δηλώνει ο Metzger. "Δεν βλέπουμε απλώς το Σύμπαν ως ένα στατικό πράγμα, αλλά κάτι που μπορεί να είναι ενεργό κάθε στιγμή, ακόμη και σε χρονοδιαγράμματα λίγων ημερών".

Από τον MICHAEL GRESHKO



……………….*………………..

Επεξηγήσεις: 
*Cow = Αγελάδα: Ένας χιουμοριστικός μεταφορικός όρος που δίνουν οι θεωρητικοί Φυσικοί στην προσπάθειά τους να απλοποιήσουν κάπως περίπλοκα φυσικά μοντέλα


……………….*………………..

Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:




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

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

 Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Για την ομάδα : @Aratosastronomy