Για πρώτη φορά, οι φυσικοί παρατήρησαν μια «τριπλή μαύρη τρύπα» στο διάστημα. Αυτό το νέο σύστημα απέχει περίπου 8.000 έτη φωτός από τη Γη και αποτελείται από μια κεντρική μαύρη τρύπα που καταναλώνει μια μικρή αστέρι σπειροειδής πολύ κοντά του. Παραδόξως, ένα δεύτερο αστέρι φαίνεται να περιφέρεται επίσης στην κεντρική μαύρη τρύπα, αλλά πολύ πιο μακριά. Η ανακάλυψη περιγράφεται στο α μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 23 Οκτωβρίου στο περιοδικό Φύση.
Χτύπημα τριπλού
Οι περισσότερες από τις μαύρες τρύπες που έχουν εντοπίσει οι επιστήμονες φαίνεται να είναι μέρος ενός ζεύγους που ονομάζεται δυαδικό σύστημα. Αυτά τα συστήματα αποτελούνται από τη μαύρη τρύπα και ένα δευτερεύον αντικείμενο όπως ένα αστέρι, πολύ πιο πυκνό αστέρι νετρονίων ή μια άλλη μαύρη τρύπα. Το δυαδικό σύστημα στη συνέχεια σπειροειδή το ένα γύρω από το άλλο και έλκονται από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας.
Για αυτό το νέο τριπλό μαύρης τρύπας, υπάρχει ένα πρόσθετο αντικείμενο που περιφέρεται γύρω από την κεντρική μαύρη τρύπα. Το πιο κοντινό αστέρι περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα περίπου κάθε 6,5 ημέρες. Οι συγγραφείς εκτιμούν ότι ο πιο μακρινός σύντροφος περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα κάθε 70.000 χρόνια.
[Related: The hunt for the first stars in the universe.]
Το ότι μια μαύρη τρύπα φαίνεται να έχει βαρυτική συγκράτηση σε ένα αντικείμενο που είναι τόσο μακριά, εγείρει ορισμένα ερωτήματα σχετικά με την προέλευση αυτής της ίδιας της μαύρης τρύπας. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται από μια σουπερνόβα – τη βίαιη έκρηξη ενός αστεριού που πεθαίνει. Κατά τη διάρκεια ενός σουπερνόβα, ένα αστέρι απελευθερώνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας και φωτός σε μια τελευταία έκρηξη προτού καταρρεύσει σε μια αόρατη μαύρη τρύπα.
Εάν αυτή η πρόσφατα παρατηρηθείσα μαύρη τρύπα προερχόταν από ένα τυπικό σουπερνόβα, η ενέργεια που θα είχε απελευθερώσει πριν τελικά καταρρεύσει θα είχε κλωτσήσει μακριά τυχόν πιο χαλαρά δεσμευμένα αντικείμενα που θα περιφέρονταν στις παρυφές της. Θεωρητικά, αυτό το δεύτερο εξωτερικό αστέρι δεν πρέπει να κρέμεται ακόμα.
Η ομάδα πιστεύει ότι η μαύρη τρύπα σχηματίστηκε μέσω μιας πιο ήπιας διαδικασίας αντί της άμεσης κατάρρευσης. Κατά τη διάρκεια της άμεσης κατάρρευσης, ένα αστέρι απλώς υποχωρεί και σχηματίζει μια μαύρη τρύπα χωρίς αυτή την τελευταία δραματική έκρηξη. Μια απαλή προέλευση όπως αυτή δεν θα ενοχλούσε πραγματικά κανένα χαλαρά δεμένο, μακρινά αντικείμενα.
Δεδομένου ότι το νέο τριπλό σύστημα περιλαμβάνει ένα πολύ μακρινό αστέρι, η μαύρη τρύπα του συστήματος γεννήθηκε δυνητικά μέσω αυτής της πιο ήπιας άμεσης κατάρρευσης. Ενώ οι αστρονόμοι παρατηρούν βίαιους σουπερνόβα για αιώνες, αυτό το νέο τριπλό σύστημα μπορεί να είναι η πρώτη απόδειξη μιας μαύρης τρύπας που σχηματίστηκε από αυτή την πιο ήπια διαδικασία.
«Πιστεύουμε ότι οι περισσότερες μαύρες τρύπες σχηματίζονται από βίαιες εκρήξεις άστρων, αλλά αυτή η ανακάλυψη βοηθά να τεθεί υπό αμφισβήτηση», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και φυσικός του MIT Kevin Burdge. είπε σε δήλωση. «Αυτό το σύστημα είναι εξαιρετικά συναρπαστικό για την εξέλιξη της μαύρης τρύπας και εγείρει επίσης ερωτήματα για το εάν υπάρχουν περισσότερες τριάδες εκεί έξω».
Ευκαιρία ανακάλυψη
Αυτή η ανακάλυψη έγινε επίσης σχεδόν τυχαία. Οι φυσικοί το βρήκαν κοιτάζοντας μέσα από μια αποθήκη αστρονομικών παρατηρήσεων που έγιναν από τηλεσκόπια στο διάστημα και σε όλο τον κόσμο που ονομάζεται Aladin Lite. Χρησιμοποίησαν το Aladin Lite για να αναζητήσουν εικόνες του ίδιου τμήματος του ουρανού, που τραβήχτηκαν από διαφορετικά τηλεσκόπια συντονισμένα σε διάφορα μήκη κύματος ενέργειας και φωτός.
Αρχικά, έψαχναν μέσα στον γαλαξία του Milky Way για σημάδια νέων μαύρων τρυπών. Από περιέργεια, ο Μπερτζ εξέτασε μια εικόνα του V404 Cygniμια μαύρη τρύπα περίπου 8.000 έτη φωτός από τη Γη. Σε 1992το V404 Cygni έγινε ένα από τα πρώτα αντικείμενα στο διάστημα που επιβεβαιώθηκε ως μαύρο. Έκτοτε, έχει τεκμηριωθεί σε πάνω από 1.300 επιστημονικές εργασίες και είναι μια από τις πιο καλά μελετημένες μαύρες τρύπες μας. Ωστόσο, καμία από αυτές τις μελέτες δεν ανέφερε αυτό το παράξενο τριπλό σύστημα.
[Related: 1.5 billion cosmic objects dazzle in the largest infrared Milky Way map ever created.]
Ενώ κοίταζε οπτικές εικόνες του V404 Cygni, ο Burdge είδε πώς έμοιαζε δύο σταγόνες φωτός που ήταν κοντά το ένα στο άλλο. Η πρώτη σταγόνα ήταν η μαύρη τρύπα και ένα εσωτερικό αστέρι σε τροχιά κοντά. Αυτό το αστέρι είναι τόσο κοντά στην τρύπα που απελευθερώνει μέρος του υλικού του στην ίδια τη μαύρη τρύπα και εκπέμπει ορατό φως. Ωστόσο, αυτή η δεύτερη μάζα φωτός πιθανότατα προερχόταν από ένα πολύ μακρινό αστέρι που δεν είχε παρατηρηθεί πριν.
«Το γεγονός ότι μπορούμε να δούμε δύο ξεχωριστά αστέρια σε τόσο μεγάλη απόσταση σημαίνει στην πραγματικότητα ότι τα αστέρια πρέπει να είναι πολύ μακριά μεταξύ τους», είπε ο Μπερτζ.
Οι υπολογισμοί βρήκαν ότι το εξωτερικό αστέρι είναι 3.500 αστρονομικές μονάδες (AU) μακριά από τη μαύρη τρύπα. Μία AU είναι η απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Το εξωτερικό αστέρι είναι επομένως 3.500 φορές πιο μακριά από τη μαύρη τρύπα όσο βρισκόμαστε στον ήλιο, ή 100 φορές μεγαλύτερη από την απόσταση μεταξύ του Πλούτωνα και του Ήλιου.
Στη συνέχεια, η ομάδα αμφισβήτησε εάν το εξωτερικό αστέρι ήταν συνδεδεμένο τόσο με τη μαύρη τρύπα όσο και με το εσωτερικό της αστέρι. Για να βρει μια απάντηση, η ομάδα κοίταξε τη Γαία, τον δορυφόρο που παρακολουθεί τις κινήσεις όλων των αστεριών του γαλαξία εδώ και μια δεκαετία. Ανέλυσαν τις κινήσεις των εσωτερικών και εξωτερικών αστεριών τα τελευταία 10 χρόνια δεδομένων της Γαίας και διαπίστωσαν ότι τα αστέρια κινούνταν παράλληλα σε σύγκριση με μερικά από τα κοντινά αστέρια. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τουςοι πιθανότητες αυτού του είδους διαδοχικής κίνησης είναι περίπου μία στα 10 εκατομμύρια.
«Σχεδόν σίγουρα δεν είναι τυχαίο ή ατύχημα», είπε ο Burdge. «Βλέπουμε δύο αστέρια που ακολουθούν το ένα το άλλο επειδή συνδέονται με αυτή την ασθενή χορδή βαρύτητας. Επομένως, αυτό πρέπει να είναι ένα τριπλό σύστημα».
Πάμε να πετάξουμε έναν (διαστημικό) χαρταετό
Η ομάδα τότε αναρωτήθηκε πώς αυτό το σύστημα θα μπορούσε να έχει διαμορφωθεί αρχικά. Η βίαιη έκρηξη ενός τυπικού σουπερνόβα θα είχε διώξει αυτό το αστέρι μακριά πριν από πολύ καιρό.
«Φανταστείτε ότι τραβάτε έναν χαρταετό και αντί για ένα δυνατό κορδόνι, τραβάτε με έναν ιστό αράχνης», είπε ο Burdge. «Αν τραβούσες πολύ δυνατά, ο ιστός θα έσπαγε και θα χάσεις τον χαρταετό. Η βαρύτητα είναι σαν αυτή τη μετά βίας δεσμευμένη χορδή που είναι πραγματικά αδύναμη, και αν κάνετε κάτι δραματικό στο εσωτερικό δυαδικό σύστημα, θα χάσετε το εξωτερικό αστέρι».
Για να δοκιμάσει αυτή τη θεωρία χορδών χαρταετού, ο Burdge πραγματοποίησε προσομοιώσεις υπολογιστή για να δούμε πώς αυτό το είδος τριπλού συστήματος θα μπορούσε να έχει εξελιχθεί και να κρατήσει το εξωτερικό αστέρι.
[Related: Biggest black hole jets ever seen span 140 Milky Way galaxies.]
Στην αρχή κάθε προσομοίωσης, παρουσίαζε τρία αστέρια. Το τρίτο αστέρι ήταν η μαύρη τρύπα, πριν γίνει μαύρη τρύπα. Στη συνέχεια έτρεξε δεκάδες χιλιάδες προσομοιώσεις. Κάθε προσομοίωση είχε ένα ελαφρώς διαφορετικό σενάριο για το πώς το τρίτο αστέρι μπορεί να είχε γίνει μαύρη τρύπα και να επηρεάσει τις κινήσεις των άλλων δύο αστεριών. Για παράδειγμα, προσομοίωσε ένα σουπερνόβα και άλλαξε την ποσότητα ενέργειας και την κατεύθυνση όλης αυτής της ενέργειας που ταξίδεψε μέσα. Προσομοίωσε επίσης σενάρια άμεσης κατάρρευσης, όπου το τρίτο αστέρι υποχώρησε για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα, χωρίς να εκπέμψει ενέργεια .
«Η συντριπτική πλειονότητα των προσομοιώσεων δείχνει ότι ο ευκολότερος τρόπος για να λειτουργήσει αυτό το τριπλό είναι μέσω της άμεσης κατάρρευσης», λέει ο Burdge.
Αυτό το επιπλέον εξωτερικό αστέρι αποκάλυψε επίσης την ηλικία του συστήματος. Η ομάδα παρατήρησε ότι το εξωτερικό αστέρι βρίσκεται στη διαδικασία να γίνει κόκκινος γίγαντας, μια φάση που συμβαίνει στο τέλος της ζωής ενός αστεριού. Πιστεύουν ότι η Το outerstar είναι περίπου 4 δισεκατομμυρίων ετώνμε βάση αυτή τη μετάβαση. Δεδομένου ότι τα γειτονικά αστέρια γεννιούνται περίπου την ίδια εποχή, η ομάδα πιστεύει ότι αυτή η τριπλή μαύρη τρύπα είναι επίσης 4 δισεκατομμυρίων ετών.
«Ποτέ δεν μπορέσαμε να το κάνουμε αυτό πριν για μια παλιά μαύρη τρύπα», είπε ο Burdge. «Τώρα γνωρίζουμε ότι το V404 Cygni είναι μέρος ενός τριπλού, θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί από άμεση κατάρρευση και σχηματίστηκε πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, χάρη σε αυτήν την ανακάλυψη».
VIA: popsci.com
