Νέα δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA / ESA αποκάλυψαν τις μέχρι τώρα ακλόνητες ενδείξεις τους για ενδιάμεσες μαύρες τρύπες (mid-sized black holes) στο Σύμπαν. Το ΔΤ Hubble επιβεβαιώνει ότι αυτή η "ενδιάμεσης μάζας μαύρη τρύπα" βρίσκεται μέσα σε ένα πυκνό αστρικό σμήνος.
Καλλιτεχνική άποψη μία ενδιάμεσης μάζας μαύρη τρύπα η οποία διαλύει το κοντινό της άστρο.
Οι μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας (Intermediate-mass black holes-IMBHs) είναι ένας μακροχρόνια "χαμένος σύνδεσμος" ο οποίος έλειπε στην εξέλιξη των μελανών οπών. Έχουν υπάρξει μερικοί άλλοι υποψήφιοι IMBH που βρέθηκαν μέχρι σήμερα. Είναι μικρότερες από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στους πυρήνες των μεγάλων γαλαξιών, αλλά είναι μεγαλύτερες από τις μαύρες τρύπες αστρικής μάζας οι οποίες σχηματίζονται από την κατάρρευση μαζικών αστεριών. Αυτή η νέα μαύρη τρύπα έχει πάνω από 50.000 φορές τη μάζα του Ήλιου μας.
Οι IMBHs είναι δύσκολο να ανακαλυφθούν. "Οι μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας είναι αντικείμενα τα οποία δεν εντοπίζονται εύκολα, και για αυτό το λόγο είναι κρίσιμο να εξετάσουμε προσεκτικά και να αποκλείσουμε εναλλακτικές εξηγήσεις για κάθε υποψήφιο. Αυτό μας επέτρεψε να κάνουμε το ΔΤ Hubble για τον υποψήφιο μας ", δήλωσε ο Dacheng Lin από το Πανεπιστήμιο του New Hampshire, και κύριος ερευνητής της μελέτης *.
Ο Lin και η ομάδα του χρησιμοποίησαν το ΔΤ Hubble για να συμπληρώσουν και να επεκτείνουν τα σχετικά δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra, καθώς και την "Πολυκατοπτρική αποστολή ακτίνων Χ του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος" (European Space Agency’s X-ray Multi-Mirror Mission - XMM-Newton), η οποία μεταφέρει τρία τηλεσκόπια ακτίνων Χ υψηλής απόδοσης και ένα οπτικό σύστημα παρακολούθησης για μακροχρόνιες και αδιάλειπτες εκθέσεις οι οποίες παρέχουν εξαιρετικά ευαίσθητες παρατηρήσεις.
"Η προσθήκη επιπλέον παρατηρήσεων με ακτίνες Χ μας επέτρεψε να κατανοήσουμε τη συνολική εκροή ενέργειας", δήλωσε η Natalie Webb, μέλος του Πανεπιστημίου της Τουλούζης στη Γαλλία. "Αυτό μας βοηθά να κατανοήσουμε τον τύπο του αστεριού το οποίο διέλυσε η μαύρη τρύπα".
Το 2006, αυτοί οι υψηλής ενέργειας δορυφόροι ανίχνευσαν μια ισχυρή έκλαμψη ακτίνων Χ, αλλά δεν ήταν ξεκάθαρο αν προέρχονταν από το εσωτερικό ή το εξωτερικό του Γαλαξία μας. Οι ερευνητές το απέδωσαν σε ένα αστέρι το οποίο διαλύθηκε αφού πλησίασε πολύ κοντά σε ένα βαρυτικά ισχυρό συμπαγές αντικείμενο, όπως μια μαύρη τρύπα.
Παραδόξως, η πηγή ακτίνων Χ, η οποία ονομάζεται 3ΧΜΜ J215022.4-055108, δεν βρισκόταν στο κέντρο ενός γαλαξία, όπου κανονικά βρίσκονται μαζικές μαύρες τρύπες. Αυτό έφερε στο προσκήνιο την ελπίδα ότι μία IMBH ήταν ο ένοχος, αλλά πρώτα έπρεπε να αποκλειστεί μια άλλη πιθανή πηγή έκλαμψης ακτίνων Χ: ένα αστέρι νετρονίων στον δικό μας Γαλαξία, το οποίο ψύχεται μετά από μία υπέρθερμη κατάσταση στην οποία βρισκόταν στο παρελθόν. Τα αστέρια νετρονίων είναι τα εξαιρετικά πυκνά υπολείμματα ενός υπερκαινοφανή αστέρα.
Το ΔΤ Hubble εστίασε στην αυτή τη πηγή ακτίνων Χ για να εντοπίσει την ακριβή της θέση. Η βαθιά απεικόνιση υψηλής ανάλυσης επιβεβαίωσε ότι οι ακτίνες Χ δεν προέρχονταν από μια απομονωμένη πηγή στον Γαλαξία μας, αλλά σε ένα απομακρυσμένο, πυκνό αστρικό σμήνος στα περίχωρα ενός άλλου γαλαξία - ακριβώς το είδος της θέσης που οι αστρονόμοι περίμεναν να ανακαλύψουν στοιχεία για μια IMBH. Προηγούμενη έρευνα από το ΔΤ Hubble έδειξε ότι όσο πιο μαζικός είναι ο γαλαξίας, τόσο πιο μαζική είναι και η μαύρη τρύπα. Ως εκ τούτου, αυτό το νέο αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι το αστρικό σμήνος που φιλοξενεί την 3ΧΜΜ J215022.4-055108 μπορεί να είναι ο απογυμνωμένος πυρήνας ενός κατώτερης μάζας γαλαξία νάνου ο οποίος έχει διαταραχθεί βαρυτικά και παλιρροϊκά από τις στενές αλληλεπιδράσεις του με τον τρέχοντα μεγαλύτερο ξενιστή γαλαξία του.
Οι IMBHs ήταν ιδιαίτερα δύσκολο να ανακαλυφθούν επειδή είναι μικρότερες και λιγότερο ενεργές από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Δεν έχουν άμεσα διαθέσιμες πηγές καυσίμων ούτε έχουν βαρυτική έλξη αρκετά ισχυρή ώστε να έλκουν συνεχώς αστέρια και άλλο κοσμικό υλικό παράγοντας έτσι την ενδεικτική λάμψη ακτίνων Χ. Οι αστρονόμοι λοιπόν πρέπει να "συλλάβουν" μία IMBH επ' αυτοφόρω σε μια σχετικά σπάνια περίπτωση στην οποία κυριολεκτικά καταβροχθίζει ένα αστέρι. Ο Lin και οι συνεργάτες του "χτένισαν" το αρχείο δεδομένων της αποστολής XMM-Newton, ψάχνοντας εκατοντάδες χιλιάδες πηγές ώστε να βρουν ακλόνητα στοιχεία για αυτήν την υποψήφια IMBH. Μόλις βρέθηκε, η λάμψη ακτίνων Χ από το διαλυμένο αστέρι, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να υπολογίσουν τη μάζα της μαύρης τρύπας.
Επιβεβαιώνοντας μια IMBH αυξάνονται οι πιθανότητες ότι πολλές άλλες μη ανιχνεύσιμες οι οποίες είναι "κρυμμένες στο σκοτάδι", περιμένοντας να προδοθούν από ένα αστέρι το οποίο ενδεχομένως να περάσει πολύ κοντά τους. Ο Lin σχεδιάζει να συνεχίσει αυτή την θα λέγαμε τύπου Sherlock Holmes σχολαστική έρευνα, χρησιμοποιώντας τις μεθόδους εκείνες οι οποίες αποδείχτηκαν επιτυχημένες από την ομάδα του.
Οι μαύρες τρύπες είναι ένα από τα πιο ακραία περιβάλλοντα που γνωρίζει ο άνθρωπος καθιστώντας το με αυτό το τρόπο ένα πεδίο δοκιμών για τους νόμους της φυσικής και την κατανόησή μας για το πώς λειτουργεί το Σύμπαν. Μήπως μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα μεγαλώνει λόγω μιας IMBH; Πώς σχηματίζονται οι ίδιες οι IMBHs; Είναι τα πυκνά αστρικά σμήνη ο η αγαπημένη τους κατοικία; Με ένα σίγουρο συμπέρασμα σε ένα μυστήριο, ο Lin και άλλοι αστρονόμοι οι οποίοι είναι ειδικοί στις μαύρες τρύπες βρίσκουν ότι έχουν να εξετάσουν πολλά ακόμα πιο συναρπαστικά αινίγματα...
Βίντεο
Πρόκειται για ενα animation μιας σπάνιας και εξωτικής ενδιάμεσης μάζας μαύρης τρύπας στο κέντρο ενός αστρικού σμήνους, παρόμοιο με αυτό που πιστεύεται ότι βρίσκεται στο κέντρο του σφαιρωτού σμήνους Messier 15. Μελετώντας τις ασυνήθιστες αυτές μαύρες τρύπες μπορούμε μάθουμε πώς τέτοια αντικείμενα αναπτύσσονται και εξελίσσονται τόσο μέσα σε αστρικά σμήνη όσο και σε γαλαξίες. Πίστωση: NASA, ESA, και M. Kornmesser
Οι IMBHs είναι δύσκολο να ανακαλυφθούν. "Οι μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας είναι αντικείμενα τα οποία δεν εντοπίζονται εύκολα, και για αυτό το λόγο είναι κρίσιμο να εξετάσουμε προσεκτικά και να αποκλείσουμε εναλλακτικές εξηγήσεις για κάθε υποψήφιο. Αυτό μας επέτρεψε να κάνουμε το ΔΤ Hubble για τον υποψήφιο μας ", δήλωσε ο Dacheng Lin από το Πανεπιστήμιο του New Hampshire, και κύριος ερευνητής της μελέτης *.
Καλλιτεχνική άποψη μιας μαύρης τρύπας σε ένα αστρικό σμήνος
Ο Lin και η ομάδα του χρησιμοποίησαν το ΔΤ Hubble για να συμπληρώσουν και να επεκτείνουν τα σχετικά δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra, καθώς και την "Πολυκατοπτρική αποστολή ακτίνων Χ του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος" (European Space Agency’s X-ray Multi-Mirror Mission - XMM-Newton), η οποία μεταφέρει τρία τηλεσκόπια ακτίνων Χ υψηλής απόδοσης και ένα οπτικό σύστημα παρακολούθησης για μακροχρόνιες και αδιάλειπτες εκθέσεις οι οποίες παρέχουν εξαιρετικά ευαίσθητες παρατηρήσεις.
"Η προσθήκη επιπλέον παρατηρήσεων με ακτίνες Χ μας επέτρεψε να κατανοήσουμε τη συνολική εκροή ενέργειας", δήλωσε η Natalie Webb, μέλος του Πανεπιστημίου της Τουλούζης στη Γαλλία. "Αυτό μας βοηθά να κατανοήσουμε τον τύπο του αστεριού το οποίο διέλυσε η μαύρη τρύπα".
Το 2006, αυτοί οι υψηλής ενέργειας δορυφόροι ανίχνευσαν μια ισχυρή έκλαμψη ακτίνων Χ, αλλά δεν ήταν ξεκάθαρο αν προέρχονταν από το εσωτερικό ή το εξωτερικό του Γαλαξία μας. Οι ερευνητές το απέδωσαν σε ένα αστέρι το οποίο διαλύθηκε αφού πλησίασε πολύ κοντά σε ένα βαρυτικά ισχυρό συμπαγές αντικείμενο, όπως μια μαύρη τρύπα.
Εικόνα από το ΔΤ Hubble μιας ενδιάμεσης μάζας μαύρης τρύπας
Το ΔΤ Hubble εστίασε στην αυτή τη πηγή ακτίνων Χ για να εντοπίσει την ακριβή της θέση. Η βαθιά απεικόνιση υψηλής ανάλυσης επιβεβαίωσε ότι οι ακτίνες Χ δεν προέρχονταν από μια απομονωμένη πηγή στον Γαλαξία μας, αλλά σε ένα απομακρυσμένο, πυκνό αστρικό σμήνος στα περίχωρα ενός άλλου γαλαξία - ακριβώς το είδος της θέσης που οι αστρονόμοι περίμεναν να ανακαλύψουν στοιχεία για μια IMBH. Προηγούμενη έρευνα από το ΔΤ Hubble έδειξε ότι όσο πιο μαζικός είναι ο γαλαξίας, τόσο πιο μαζική είναι και η μαύρη τρύπα. Ως εκ τούτου, αυτό το νέο αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι το αστρικό σμήνος που φιλοξενεί την 3ΧΜΜ J215022.4-055108 μπορεί να είναι ο απογυμνωμένος πυρήνας ενός κατώτερης μάζας γαλαξία νάνου ο οποίος έχει διαταραχθεί βαρυτικά και παλιρροϊκά από τις στενές αλληλεπιδράσεις του με τον τρέχοντα μεγαλύτερο ξενιστή γαλαξία του.
Απεικόνιση ευρείας περιοχής γύρω από το πεδίο της περιοχής J2150-0551 (επίγεια θέαση), στην οποία ανιχνεύθηκε μια μαύρη τρύπα ενδιάμεσης μάζας με την ονομασία 3XMM J215022.4-055108. Εικόνα:NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin
Οι IMBHs ήταν ιδιαίτερα δύσκολο να ανακαλυφθούν επειδή είναι μικρότερες και λιγότερο ενεργές από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Δεν έχουν άμεσα διαθέσιμες πηγές καυσίμων ούτε έχουν βαρυτική έλξη αρκετά ισχυρή ώστε να έλκουν συνεχώς αστέρια και άλλο κοσμικό υλικό παράγοντας έτσι την ενδεικτική λάμψη ακτίνων Χ. Οι αστρονόμοι λοιπόν πρέπει να "συλλάβουν" μία IMBH επ' αυτοφόρω σε μια σχετικά σπάνια περίπτωση στην οποία κυριολεκτικά καταβροχθίζει ένα αστέρι. Ο Lin και οι συνεργάτες του "χτένισαν" το αρχείο δεδομένων της αποστολής XMM-Newton, ψάχνοντας εκατοντάδες χιλιάδες πηγές ώστε να βρουν ακλόνητα στοιχεία για αυτήν την υποψήφια IMBH. Μόλις βρέθηκε, η λάμψη ακτίνων Χ από το διαλυμένο αστέρι, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να υπολογίσουν τη μάζα της μαύρης τρύπας.
Επιβεβαιώνοντας μια IMBH αυξάνονται οι πιθανότητες ότι πολλές άλλες μη ανιχνεύσιμες οι οποίες είναι "κρυμμένες στο σκοτάδι", περιμένοντας να προδοθούν από ένα αστέρι το οποίο ενδεχομένως να περάσει πολύ κοντά τους. Ο Lin σχεδιάζει να συνεχίσει αυτή την θα λέγαμε τύπου Sherlock Holmes σχολαστική έρευνα, χρησιμοποιώντας τις μεθόδους εκείνες οι οποίες αποδείχτηκαν επιτυχημένες από την ομάδα του.
"Μελετώντας την προέλευση και την εξέλιξη των μελανών οπών ενδιάμεσης μάζας θα δώσουμε τελικά μια απάντηση σχετικά με το πώς δημιουργήθηκαν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκουμε στα κέντρα των μαζικών γαλαξιών", πρόσθεσε η Webb.
Οι μαύρες τρύπες είναι ένα από τα πιο ακραία περιβάλλοντα που γνωρίζει ο άνθρωπος καθιστώντας το με αυτό το τρόπο ένα πεδίο δοκιμών για τους νόμους της φυσικής και την κατανόησή μας για το πώς λειτουργεί το Σύμπαν. Μήπως μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα μεγαλώνει λόγω μιας IMBH; Πώς σχηματίζονται οι ίδιες οι IMBHs; Είναι τα πυκνά αστρικά σμήνη ο η αγαπημένη τους κατοικία; Με ένα σίγουρο συμπέρασμα σε ένα μυστήριο, ο Lin και άλλοι αστρονόμοι οι οποίοι είναι ειδικοί στις μαύρες τρύπες βρίσκουν ότι έχουν να εξετάσουν πολλά ακόμα πιο συναρπαστικά αινίγματα...
Βίντεο
Πηγή: NASA Goddard
Αριθμός έκδοσης: heic2005
Όνομα: 3XMM J215022.4-055108
Τύπος: Πρώιμο Σύμπαν: Αστέρας: Εξελικτικό Στάδιο: Μαύρη τρύπα
Εγκατάσταση: Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble
Επεξήγηση:
*Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στον ιστότοπο Astrophysical Journal Letters και ήταν αποτέλεσμα του προγράμματος HST GO-15441.
Περισσότερες πληροφορίες:
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είναι ένα έργο διεθνούς συνεργασίας μεταξύ του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και της NASA.
Η διεθνής ομάδα αστρονόμων στη μελέτη αυτή αποτελείται από τους D. Lin, J. Strader, A. J. Romanowski, J. Α. Irwin, O. Godet, D. Barret, Ν. Α. Webb, J. Homan και R. Α. Remillard.
Δικαιώματα εικόνων: ESA / Hubble, M. Kornmesser
Σύνδεσμοι:
Επικοινωνία:
Dacheng Lin
University of New Hampshire
Durham, New Hampshire, USA
Email: dacheng.lin@unh.edu
University of New Hampshire
Durham, New Hampshire, USA
Email: dacheng.lin@unh.edu
Bethany Downer
ESA/Hubble, Public Information Officer
Garching, Germany
Email: bethany.downer@partner.eso.org
ESA/Hubble, Public Information Officer
Garching, Germany
Email: bethany.downer@partner.eso.org
Πηγή: spacetelescope.org