Το Chandra βρίσκει ενδιαφέρουσα μαύρη τρύπα

2 Μαρτίου 2015

Ένα κοσμικό αντικείμενο που ανακαλύφθηκε πρόσφατα μπορεί να βοηθήσει στο να δώσει απαντήσεις σε μερικές μακροχρόνια αναπάντητες ερωτήσεις σχετικά με το πώς οι μαύρες τρύπες εξελίσσονται και επηρεάζουν το περιβάλλον γύρω τους, σύμφωνα με μια νέα μελέτη που χρησιμοποίησε το αστεροσκοπείο ακτίνων-Χ Chandra της NASA.

“Στη παλαιοντολογία, η ανακάλυψη ορισμένων απολιθωμάτων, μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να συμπληρώσουν τα εξελικτικά χάσματα μεταξύ των διαφόρων ειδών των δεινοσαύρων», δήλωσε ο Mar Mezcua του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics στο Cambridge της Μασαχουσέτης, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. «Εμείς κάνουμε το ίδιο πράγμα στην αστρονομία, αλλά θα πρέπει συχνά να «σκάψουμε» τις ανακαλύψεις μας σε γαλαξίες που είναι εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.”

ngc2276

Το ενδιαφέρον αντικείμενο, που ονομάζεται NGC 2276-3c, βρίσκεται σε έναν βραχίονα του σπειροειδή γαλαξία NGC 2276, που είναι περίπου 100 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Το NGC 2276-3c φαίνεται να είναι αυτό που οι αστρονόμοι αποκαλούν «μαύρη τρύπα ενδιάμεσης μάζας» (IMBH).

Για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες έχουν βρει αποδεικτικά στοιχεία για τις μικρότερες μαύρες τρύπες, που περιέχουν περίπου πέντε έως 30 φορές τη μάζα του Ήλιου. Υπάρχουν, επίσης, πολλές πληροφορίες για τις λεγόμενες μαύρες τρύπες που κατοικούν στο κέντρο των γαλαξιών και ζυγίζουν εκατομμύρια ή ακόμη και δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου.

Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, (intermediate-mass black holes) ή IMBHs αντιπροσωπεύουν μια κατηγορία από μαύρες τρύπες που εμπίπτουν μεταξύ αυτών των δύο καθιερωμένων ομάδων, με μάζες που ξεκινούν από μερικές εκατοντάδες μέχρι μερικές εκατοντάδες χιλιάδες ηλιακές μάζες. Ένας λόγος που IMBHs είναι σημαντικές, είναι ότι θα μπορούσαν να είναι οι σπόροι από τους οποίους σχηματίζονται οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο πρώιμο σύμπαν. “Οι αστρονόμοι έψαχναν πολύ σκληρά γι’ αυτές τις μεσαίου μεγέθους μαύρες τρύπες”, δήλωσε ο Tim Roberts από το Πανεπιστήμιο του Durham του Ηνωμένου Βασιλείου. “Υπήρξαν υπαινιγμοί ότι υπάρχουν, αλλά οι IMBHs ενεργούν σαν το μεγάλο χαμένο συγγενή που δεν ενδιαφέρεται να βρεθεί.”

Για να μάθετε για το NGC 2276-3c, οι ερευνητές που το παρατήρησαν σχεδόν ταυτόχρονα σε ακτίνες Χ με το Chandra και σε ραδιοκύματα με το Ευρωπαϊκό Δίκτυο Παρεμβαλλομετρίας (European Very Long Baseline Interferometry – VLBI). Τα δεδομένα ακτίνων Χ και τα ραδιοκύματα, σε συνδυασμό με μια παρατηρούμενη σχέση μεταξύ τους, και με τη φωτεινότητα από πηγές που τροφοδοτούνται από μαύρες τρύπες, χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογιστεί η μάζα της μαύρης τρύπας. Προέκυψε μια μάζα περίπου 50.000 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, τοποθετώντας το αντικείμενο NGC 2276-3c στην περιοχή των IMBHs.

«Βρήκαμε ότι το NGC 2276-3c έχει χαρακτηριστικά παρόμοια με τις δύο αστρικές μαύρες τρύπες και υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες», είπε ο Andrei Lobanov του Ινστιτούτου ραδιοαστρονομίας Max Planck στη Βόννη της Γερμανίας. “Με άλλα λόγια, αυτό το αντικείμενο βοηθάει να δέσει όλη την οικογένεια μαύρων οπών μαζί.”

Εκτός από τη μάζα του, μια άλλη αξιοσημείωτη ιδιότητα του NGC 2276-3c είναι ότι έχει δημιουργήσει ένα ισχυρό ρεύμα ραδιοκυμάτων που εκτείνεται μέχρι και 2.000 έτη φωτός. Η περιοχή κατά μήκος του πίδακα που εκτείνεται για περίπου 1.000 έτη φωτός από το NGC 2276-3c, φαίνεται να υπολείπεται νεαρών άστρα. Αυτό αποδεικνύει ότι η IMBH μπορεί να είχε μια ισχυρή επίδραση στο περιβάλλον της, καθώς ο πίδακας θα μπορούσε να είχε καθαρίσει μια κοιλότητα στο αέριο και να κατέστειλε το σχηματισμό νέων άστρων. Περαιτέρω μελέτες του πίδακα του αντικειμένου NGC 2276-3c, θα μπορούσε να δώσει πληροφορίες για τις συνέπειες των υπερμεγέθων μαύρων οπών πάνω στο περιβάλλον τους μέσα στο πρώιμο σύμπαν.

Η θέση αυτού του IMBH εντοπίζεται σε ένα σπειροειδή βραχίονα του NGC 2276 θέτει και άλλα ερωτήματα. Σχηματίστηκε μέσα στο γαλαξία, ή προήλθε από το κέντρο ενός νάνου γαλαξία που συγκρούστηκε και συγχωνεύτηκε με τον NGC 2276 στο παρελθόν;

Αυτό το IMBH είναι μια από τις οκτώ υπέρλαμπρες πηγές ακτίνων Χ (ULXs) στον NGC 2276 που μελετήθηκαν από την Anna Wolter και τους συνεργάτες της, του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής στο Μιλάνο της Ιταλίας. Αν και έχουν εντοπιστεί εκατοντάδες ULXs τα τελευταία 30 χρόνια, ωστόσο, η φύση αυτών των πηγών είναι ακόμα ένα θέμα συζήτησης, με κάποια σκέψη να περιέχει IMBHs.
Η μελέτη της Wolter κατέληξε στο συμπέρασμα ότι άστρα που είναι περίπου πέντε έως δεκαπέντε ηλιακές μάζες σχηματίζονται κάθε χρόνο στον NGC 2276. Αυτό το υψηλό ποσοστό του σχηματισμού των αστεριών μπορεί να έχει προκληθεί από μια σύγκρουση με ένα νάνο γαλαξία, πράγμα που ενδυναμώνει την ιδέα συγχώνευσης για την προέλευση του IMBH.