...όπως αποκαλύπτονται από την αποστολή NICER της NASA
Οι επιστήμονες χαρτογράφησαν το περιβάλλον που υπάρχει γύρω από μια μαύρη τρύπα αστρικής μάζας (stellar-mass black hole), η οποία έχει 10 φορές τη μάζα του Ήλιου, χρησιμοποιώντας το όργανο NICER (Neutron star Interior Composition Explorer)* της NASA, το οποίο βρίσκεται στο εσωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Το NICER ανίχνευσε ακτίνες-Χ από την πρόσφατα ανακαλυφθείσα μαύρη τρύπα, που ονομάζεται MAXI J1820 + 070 (εν συντομία J1820), καθώς καταναλώνει, καταβροχθίζει θα λέγαμε, υλικό από ένα συνοδό της αστέρα. Κύματα ακτίνων Χ σχημάτισαν "φωτεινούς απόηχους" (light echoes) οι οποίοι με την αντανάκλαση τους στο στροβιλιζόμενο αέριο κοντά στη μαύρη τρύπα αποκάλυψαν αλλαγές στο μέγεθος και το σχήμα του περιβάλλοντος.
"Το όργανο NICER μας επέτρεψε να μετρήσουμε τους φωτεινούς αυτούς απόηχους οι οποίοι είναι πιο κοντά σε μια αστρική μαύρη τρύπα όσο ποτέ άλλοτε", δήλωσε η Δρ.Erin Kara, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, στο College Park και στο Κέντρο Διαστημικών πτήσεων Goddard ( Goddard Space Flight Centre) της NASA στο Γκρήνμπελτ του Μέριλαντ, η οποία παρουσίασε τα ευρήματα αυτά στην 233η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Σιάτλ. "Προηγουμένως, αυτοί οι φωτεινοί απόηχοι, οι οποίοι αντηχούν από τον εσωτερικό δίσκο προσαύξησης, παρατηρήθηκαν μόνο σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες έχουν μάζα εκατομμύρια έως και δισεκατομμύρια φορές της Ηλιακής μάζας, και υποβάλλονται αργά σε αλλαγές. Οι αστρικές μαύρες τρύπες, όπως η J1820, έχουν πολύ μικρότερες μάζες, και εξελίσσονται πολύ πιο γρήγορα έτσι ώστε ναΔρ βλέπουμε τις αλλαγές αυτές να διαδραματίζονται σε ανθρώπινες χρονολογικές κλίμακες. "
Ένα paper που περιγράφει τα ευρήματα, με επικεφαλής την Δρ. Kara, δημοσιεύτηκε στις 9 Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature, και διατίθεται στο διαδίκτυο.
Επεξηγήσεις:
*Σε απόδοση ο όρος: Ανιχνευτής εσωτερικής σύνθεσης αστέρα νετρονίων
** Το διάστημα μεταξύ της αρχικής έκρηξης των ακτίνων Χ που έρχονταν απευθείας από τη κορώνα, και της αντήχησης του πυρσού (flare) από τον δίσκο προσαύξησης
***Στην επίγεια πλοήγηση είναι απαραίτητο να υπάρχει ενα σταθερό σημείο. Στη Γη χρησιμοποιούμε σαν σταθερά σημεία τον Αληθή ή Γεωγραφικό Βορρά ή Νότο για να προσδιορίσουμε την κατεύθυνση μας σε σχέση με αυτό. Λέμε για παράδειγμα: κινούμαι Βορειοανατολικά ή Νοτιοδυτικά κλπ. Στο διάστημα τα Πάλσαρς είναι ακίνητα, είναι σταθερά (σε σχετική ταχύτητα ως προς το δικό μας Ηλιακό σύστημα), γι αυτό και θεωρούνται ως σταθερά σημεία πλοήγησης όπως οι γεωγραφικοί πόλοι της Γης.
Οι επιστήμονες χαρτογράφησαν το περιβάλλον που υπάρχει γύρω από μια μαύρη τρύπα αστρικής μάζας (stellar-mass black hole), η οποία έχει 10 φορές τη μάζα του Ήλιου, χρησιμοποιώντας το όργανο NICER (Neutron star Interior Composition Explorer)* της NASA, το οποίο βρίσκεται στο εσωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Το NICER ανίχνευσε ακτίνες-Χ από την πρόσφατα ανακαλυφθείσα μαύρη τρύπα, που ονομάζεται MAXI J1820 + 070 (εν συντομία J1820), καθώς καταναλώνει, καταβροχθίζει θα λέγαμε, υλικό από ένα συνοδό της αστέρα. Κύματα ακτίνων Χ σχημάτισαν "φωτεινούς απόηχους" (light echoes) οι οποίοι με την αντανάκλαση τους στο στροβιλιζόμενο αέριο κοντά στη μαύρη τρύπα αποκάλυψαν αλλαγές στο μέγεθος και το σχήμα του περιβάλλοντος.
"Το όργανο NICER μας επέτρεψε να μετρήσουμε τους φωτεινούς αυτούς απόηχους οι οποίοι είναι πιο κοντά σε μια αστρική μαύρη τρύπα όσο ποτέ άλλοτε", δήλωσε η Δρ.Erin Kara, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, στο College Park και στο Κέντρο Διαστημικών πτήσεων Goddard ( Goddard Space Flight Centre) της NASA στο Γκρήνμπελτ του Μέριλαντ, η οποία παρουσίασε τα ευρήματα αυτά στην 233η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Σιάτλ. "Προηγουμένως, αυτοί οι φωτεινοί απόηχοι, οι οποίοι αντηχούν από τον εσωτερικό δίσκο προσαύξησης, παρατηρήθηκαν μόνο σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες έχουν μάζα εκατομμύρια έως και δισεκατομμύρια φορές της Ηλιακής μάζας, και υποβάλλονται αργά σε αλλαγές. Οι αστρικές μαύρες τρύπες, όπως η J1820, έχουν πολύ μικρότερες μάζες, και εξελίσσονται πολύ πιο γρήγορα έτσι ώστε ναΔρ βλέπουμε τις αλλαγές αυτές να διαδραματίζονται σε ανθρώπινες χρονολογικές κλίμακες. "
Ένα paper που περιγράφει τα ευρήματα, με επικεφαλής την Δρ. Kara, δημοσιεύτηκε στις 9 Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature, και διατίθεται στο διαδίκτυο.
Παρακολουθήστε πώς οι αντήχηση ακτίνων Χ, χαρτογραφημένες από το όργανο Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) της NASA, αποκάλυψαν αλλαγές στην κορώνα (ή στέμμα) της μαύρης τρύπας MAXI J1820 + 070.
Εικόνα: NASA’s Goddard Space Flight Center
Η μαύρη τρύπα J1820 βρίσκεται περίπου 10.000 έτη φωτός μακριά μας προς τον αστερισμό του Λέοντα. Ο συνοδός αστέρας του συστήματος εντοπίστηκε σε μια έρευνα της αποστολής Gaia του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), η οποία επέτρεψε στους ερευνητές να εκτιμήσουν την απόστασή της από τη Γη. Οι αστρονόμοι δεν γνώριζαν την παρουσία της μαύρης τρύπας αυτής μέχρι τις 11 Μαρτίου του 2018, όταν παρατηρήθηκε μια έκρηξη από το όργανο εποπτείας της Ιαπωνικής Αεροδιαστημικής Υπηρεσίας Απεικόνισης Ακτίνων-Χ Ολοκλήρου του Ουρανού (Japan Aerospace Exploration Agency’s Monitor of All-sky X-ray Image εν συντομία MAXI), το οποίο είναι εγκατεστημένο επίσης στο διαστημικό σταθμό. Μέσα σε λίγες μέρες η μαύρη τρύπα J1820 μετατράπηκε από μια εντελώς άγνωστη μαύρη τρύπα σε μια από τις φωτεινότερες πηγές στον ουρανό των ακτίνων Χ. Το όργανο NICER κινήθηκε γρήγορα για να καταγράψει αυτή τη δραματική μετάβαση, και συνεχίζει να ακολουθεί την εξασθενημένη ακολουθία της έκρηξης αυτής.
"Το NICER σχεδιάστηκε ώστε να είναι αρκετά ευαίσθητο για να μελετήσει αμυδρά και απίστευτα πυκνά αντικείμενα τα οποία ονομάζονται αστέρες νετρονίων", δήλωσε ο Zaven Arzoumanian, ο οποίος είναι επικεφαλής επιστήμονας της επιστημονικής διαχείρισης του η NICER στο Goddard, και συν-συγγραφέας της εργασίας (paper). "Είμαστε ικανοποιημένοι από το πόσο χρήσιμες και επιβεβαιωμένες από τις μελέτες μας είναι αυτές οι πολύ πλούσιες σε ακτίνες -Χ αστρικές μαύρες τρύπες".
Μια μαύρη τρύπα μπορεί να μεταγγίζει αέριο από ένα κοντινό συνοδό αστέρα, σχηματίζοντας ένα δαχτυλίδι ύλης ο οποίος ονομάζεται "δίσκος προσαύξησης". Οι βαρυτικές και μαγνητικές δυνάμεις θερμαίνουν το δίσκο αυτό με εκατομμύρια βαθμούς, καθιστώντας τον αρκετά ζεστό ώστε να παράγει ακτίνες Χ στα εσωτερικά μέρη του δίσκου, κοντά στη μαύρη τρύπα. Εκρήξεις συμβαίνουν όταν μια αστάθεια στο δίσκο προκαλεί σε μια υπερχείλιση αερίου να κινηθεί προς τα μέσα, προς τη μαύρη τρύπα, σαν μια χιονοστιβάδα. Οι αιτίες τις αστάθειας στο δίσκο αυτό είναι ελάχιστα κατανοητές.
Πάνω από το δίσκο είναι η κορώνα, ή στέμμα, μια περιοχή με υποατομικά σωματίδια με θερμοκρασία περίπου 1 δισεκατομμύριο βαθμούς Κελσίου (1,8 δισεκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ), η οποία ακτινοβολεί σε ακτίνες Χ υψηλότερης ενέργειας. Πολλά μυστήρια παραμένουν σχετικά με την προέλευση και την εξέλιξη της κορώνας. Μερικές θεωρίες υποδεικνύουν ότι η δομή της θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει μια πρώιμη μορφή από πίδακες υψηλής ταχύτητας με σωματίδια, τους οποίους εκπέμπουν συχνά αυτοί οι τύποι συστημάτων.
Οι αστροφυσικοί θέλουν να καταλάβουν καλύτερα πώς η εσωτερική άκρη του δίσκου προσαύξησης και η κορώνα πάνω από αυτόν αλλάζουν σε μέγεθος και σχήμα καθώς μια μαύρη τρύπα συσσωρεύει υλικό από το συνοδό της αστέρα. Αν μπορούν να κατανοήσουν πώς και γιατί οι αλλαγές αυτές λαμβάνουν χώρα σε αστρικής μάζας μαύρες τρύπες σε μια περίοδο εβδομάδων, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο πώς εξελίσσονται οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες για εκατομμύρια χρόνια και πώς επηρεάζουν τους γαλαξίες στους οποίους κατοικούν.
Μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη χαρτογράφηση αυτών των αλλαγών ονομάζεται "χαρτογράφηση αντηχήσεων ακτίνων-Χ" (X-ray reverberation mapping), η οποία χρησιμοποιεί ανακλάσεις ακτίνων Χ με τον ίδιο σχεδόν τρόπο που ένα σόναρ χρησιμοποιεί ηχητικά κύματα για να χαρτογραφήσει το υποθαλάσσιο έδαφος. Ορισμένες ακτίνες Χ από τη κορώνα έχουν κατεύθυνση κατευθείαν προς εμάς (προς τη Γη), ενώ άλλες φωτίζουν το δίσκο και ανακλώνται, σκεδάζονται αν θέλετε σε διαφορετικές ενέργειες και γωνίες.
Η χαρτογράφηση αντήχησης ακτίνων Χ σε υπερμεγέθεις μελανές οπές έχει δείξει ότι η εσωτερική άκρη του δίσκου προσαύξησης είναι πολύ κοντά στον Ορίζοντα Γεγονότων, το σημείο μη επιστροφής. Η κορώνα είναι επίσης συμπαγής, και βρίσκεται πλησιέστερα στη μαύρη τρύπα παρά σε μεγάλο μέρος του δίσκου προσαύξησης. Προηγούμενες παρατηρήσεις των αντηχήσεων ακτίνων Χ από τις αστρικής μάζας μελανές οπές, ωστόσο, πρότειναν ότι η εσωτερική άκρη του δίσκου προσαύξησης θα μπορούσε να είναι αρκετά μακρινή, μέχρι εκατοντάδες φορές το μέγεθος του ορίζοντα γεγονότων. Η αστρικής μάζας μαύρη τρύπα J1820, ωστόσο, συμπεριφέρθηκε περισσότερο σαν τα υπερμεγέθη ξαδέλφια της.
Καθώς εξέταζαν τις παρατηρήσεις του NICER για την J1820, η ομάδα της Kara παρατήρησαν μια μείωση στην καθυστέρηση ή στον μεσοδιάστημα μεταξύ της αρχικής έκρηξης των ακτίνων Χ που έρχονταν απευθείας από τη κορώνα, και της αντήχησης του πυρσού (flare) από τον δίσκο, υποδεικνύοντας ότι οι ακτίνες Χ ταξίδευαν πιο σύντομα και σε μικρότερες αποστάσεις προτού ανακλαστούν. Από 10.000 έτη φωτός μακριά, εκτιμούσαν ότι η κορώνα συρρικνώθηκε κατακόρυφα από περίπου 100 σε 10 μίλια - είναι σαν να βλέπουμε κάτι στο μέγεθος ενός βατόμουρου να συρρικνώνεται σε κάτι με μέγεθος ενός σπόρου παπαρούνας στην απόσταση του νάνου πλανήτη Πλούτωνα.
"Αυτή είναι η πρώτη φορά που έχουμε δει τέτοια στοιχεία ότι δηλαδή η κορώνα συρρικνώνεται στη συγκεκριμένη φάση της εξέλιξης της έκρηξης", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Jack Steiner, αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Kavli για την Αστροφυσική και τη Διαστημική Έρευνα του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης στο Cambridge των ΗΠΑ (Massachusetts Institute of Technology’s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research). "Η κορώνα είναι ακόμα αρκετά μυστηριώδης, και είχαμε μέχρι στιγμής μια ασαφή κατανόηση του τι είναι. Τώρα όμως έχουμε αποδείξεις ότι η κατάσταση που εξελίσσεται στο σύστημα είναι η δομή της ίδιας της κορώνας".
Για να επιβεβαιωθεί ότι το ελαττούμενο μεσοδιάστημα μεταξύ των φαινομένων **(decreased lag time) οφειλόταν σε μια αλλαγή στη κορώνα και όχι στο δίσκο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα σήμα που ονομάζεται "γραμμή σιδήρου Κ" το οποίο δημιουργείται όταν οι ακτίνες Χ από την κορώνα συγκρούονται με άτομα σιδήρου στο δίσκο, προκαλώντας τους φθορισμό (ενα φωτοφυσικό φαινόμενο). Ο χρόνος κυλάει πιο αργά σε ισχυρότερα βαρυτικά πεδία και σε υψηλότερες ταχύτητες, όπως αυτό αναφέρεται στη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Όταν τα άτομα σιδήρου που βρίσκονται πλησιέστερα στη μαύρη τρύπα βομβαρδίζονται από το φως του πυρήνα της κορώνας, τα μήκη κύματος των ακτίνων Χ που εκπέμπουν, "τεντώνονται" επειδή ο χρόνος κινείται πιο αργά από αυτά του παρατηρητή (στην προκειμένη περίπτωση του NICER).
Η ομάδα της Δρ. Kara ανακάλυψε ότι αυτή η "τεντωμένη" γραμμή σιδήρου Κ της J1820 παρέμεινε σταθερή, πράγμα που σημαίνει ότι η εσωτερική άκρη του δίσκου παρέμεινε κοντά στη μαύρη τρύπα - παρόμοια με οτι συμβαίνει σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Εάν το ελαττούμενο μεσοδιάστημα μεταξύ των φαινομένων προκλήθηκε από την εσωτερική άκρη του δίσκου που κινείται ακόμη περισσότερο προς τα μέσα, τότε η γραμμή σιδήρου Κ θα είχε "τεντωθεί" ακόμη περισσότερο.
Οι παρατηρήσεις αυτές δίνουν στους επιστήμονες νέες ιδέες για το πώς ή ύλη διοχετεύεται στη μαύρη τρύπα, και πώς απελευθερώνεται ενέργεια στη διαδικασία αυτή.
Το όργανο NICER τοποθετημένο στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, όπως φωτογραφήθηκε από εξωτερική φωτογραφική μηχανή υψηλής ευκρίνειας, στις 22 Οκτωβρίου του 2018
Εικόνα: NASA
"Οι παρατηρήσεις του NICER για τη J1820 μας έδωσαν κάτι νέο για τις αστρικής μάζας μαύρες τρύπες, καθώς και για το πώς θα μπορούσαμε να τις χρησιμοποιήσουμε ως αναλογικά μεγέθη για τη μελέτη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και των επιδράσεων τους στο σχηματισμό των γαλαξιών", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Philip Uttley, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. "Έχουμε δει τέσσερα παρόμοια γεγονότα στο πρώτο χρόνο λειτουργίας του NICER, και αυτό είναι αξιοσημείωτο. Αισθανόμαστε ότι βρισκόμαστε στην άκρη μιας τεράστιας ανακάλυψης στην αστρονομία ακτίνων Χ. "
Το NICER είναι μια αποστολή ευκαιριών για την αστροφυσική στα πλαίσια του προγράμματος εξερευνήσεων της NASΑ, το οποίο παρέχει συχνές ευκαιριακές πτήσεις για επιστημονικές έρευνες παγκόσμιας κλάσης από το διάστημα, χρησιμοποιώντας καινοτόμες, εξορθολογισμένες και αποτελεσματικές προσεγγίσεις διαχείρισης στους τομείς της επιστήμης της ηλιοφυσικής και της αστροφυσικής. Η Διεύθυνση αποστολής διαστημικών τεχνολογιών της NASA (NASA's Space Technology Mission Directorate) υποστηρίζει το στοιχείο SEXTANT της αποστολής, επιδεικνύοντας τη πλοήγηση διαστημικού σκάφους που βασίζεται σε Πάλσαρ***.
Στην πάνω εικόνα: Σε αυτή την καλλιτεχνική απεικόνιση μιας μαύρης τρύπας η οποία ανακαλύφθηκε πρόσφατα με το όνομα MAXI J1820 + 070, μια μαύρη τρύπα έλκει ύλη από ένα γειτονικό αστέρι σχηματίζοντας ενα δίσκο προσαύξησης. Πάνω από το δίσκο υπάρχει μια περιοχή υποατομικών σωματιδίων που ονομάζεται κορώνα. Εικόνα: Aurore Simonnet and NASA’s Goddard Space Flight Center
Από: Jeanette Kazmierczak
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Τελευταία επικαιροποίηση: 30 Ιανουαρίου 2019
Συντάκτης: Rob Garner
……………….*………………..
*Σε απόδοση ο όρος: Ανιχνευτής εσωτερικής σύνθεσης αστέρα νετρονίων
** Το διάστημα μεταξύ της αρχικής έκρηξης των ακτίνων Χ που έρχονταν απευθείας από τη κορώνα, και της αντήχησης του πυρσού (flare) από τον δίσκο προσαύξησης
***Στην επίγεια πλοήγηση είναι απαραίτητο να υπάρχει ενα σταθερό σημείο. Στη Γη χρησιμοποιούμε σαν σταθερά σημεία τον Αληθή ή Γεωγραφικό Βορρά ή Νότο για να προσδιορίσουμε την κατεύθυνση μας σε σχέση με αυτό. Λέμε για παράδειγμα: κινούμαι Βορειοανατολικά ή Νοτιοδυτικά κλπ. Στο διάστημα τα Πάλσαρς είναι ακίνητα, είναι σταθερά (σε σχετική ταχύτητα ως προς το δικό μας Ηλιακό σύστημα), γι αυτό και θεωρούνται ως σταθερά σημεία πλοήγησης όπως οι γεωγραφικοί πόλοι της Γης.
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία
και Επιστήμη
Πηγή
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-s-nicer-mission-maps-light-echoes-of-new-black-hole
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-s-nicer-mission-maps-light-echoes-of-new-black-hole
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