Ισχυρή μαύρη τρύπα εκπέμπει δύο πανίσχυρους πίδακες

Συνδυάζοντας παρατηρήσεις που έγιναν με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου ESO και του τηλεσκοπίου Chandra ακτίνων-Χ, αστρονόμοι ανακάλυψαν το πιο ισχυρό ζεύγος πιδάκων που έχουμε δει ποτέ από μια αστρική μαύρη τρύπα. Η μαύρη τρύπα τροφοδοτεί με αέριο μια τεράστια φυσαλίδα καυτού αερίου, πλάτους 1.000 έτη φωτός ή διπλάσια σε μέγεθος και δεκάδες φορές πιο ισχυρή από άλλα τέτοια παρόμοια μικροκβάζαρ. Η αστρική μαύρη τρύπα ανήκει σε ένα δυαδικό σύστημα, όπως αυτό που απεικονίζεται στην καλλιτεχνική εικόνα.

Πίδακες εκπέμπονται από μια μαύρη τρύπα που τροφοδοτείται από υλικό που κλέβει από ένα συνοδό άστρο

Μια σχετικά μικρή μαύρη τρύπα δημιουργεί εξαιρετικά ισχυρούς πίδακες, δημιουργώντας παράλληλα μια τεράστια φυσαλίδα καυτού αερίου. Τόσο οι πίδακες όσο και η φυσαλίδα είναι η μεγαλύτερη που γνωρίσαμε ποτέ, πράγμα που σημαίνει ότι η μίνι μαύρη τρύπα είναι πολύ ισχυρή. Αλλά το πιο ασυνήθιστο χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτής της αξιοπρόσεκτης μαύρης τρύπας δεν είναι η παραγωγή ενέργειας, αλλά ο τρόπος που εκπέμπει την ενέργεια.

«Η παραγωγή ενέργειας είναι εντυπωσιακή, αλλά μπορεί να συγκριθεί με τη φωτεινότητα ακτίνων Χ των υπερφωτεινών πηγών ακτίνων Χ», αναφέρει ο Manfred Pakull, επικεφαλής συντάκτης της δημοσιευμένης έρευνας στο Nature. “Η ιδέα ότι υπάρχουν εργοστάσια παραγωγής ενέργειας που παράγουν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους με τη μορφή πιδάκων (κινητική ενέργεια) και όχι ως ακτινοβολία (φωτόνια) είναι αρκετά πρόσφατη."

Οι μαύρες τρύπες είναι γνωστό ότι απελευθερώνουν ένα απίστευτο ποσό ενέργειας όταν καταπίνουν την ύλη, και όπως λέει ο Pakull, προηγουμένως νομίζαμε ότι το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας ελευθερώνεται με τη μορφή ακτινοβολίας, κυρίως ακτίνες-Χ. Αλλά αυτή η νέα μαύρη τρύπα (ονομάζεται S26) που εκπέμπει καυτό αέριο, δείχνει ότι μερικές μαύρες τρύπες μπορεί να απελευθερώσουν πολύ περισσότερη ενέργεια με τη μορφή παράλληλων πιδάκων από ταχέως κινούμενα σωματίδια.

"Η μαύρη αυτή τρύπα έχει μάζα ίση με λίγες μόνο ηλιακές μάζες, αλλά είναι πραγματική μια μικρογραφία των πιο ισχυρών κβάζαρ και των ραδιογαλαξιών”, δήλωσε ο Pakull, "που περιέχουν μαύρες τρύπες με μάζες μερικά εκατομμύρια φορές εκείνης του Ήλιου."

Γι αυτό και το αντικείμενο αυτό λέγεται μικροκβάζαρ. Αποτελείται από δύο αντικείμενα – είτε από ένα λευκό νάνο, άστρο νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα, μαζί με ένα συνοδό αστέρι. Οι ακτίνες Χ που παράγονται από τα θέματα που εμπίπτουν από ένα στοιχείο στο άλλο, και μπορούν να παράγουν πίδακες από υψηλής ταχύτητας σωματίδια. Οι γρήγοροι αυτοί πίδακες κτυπούν το περιβάλλον διαστρικό αέριο, το θερμαίνουν και προκαλούν μια συνεχώς διευρυνόμενη φυσαλίδα από καυτό αέριο και υπερ-ταχύτατα σωματίδια να συγκρούονται σε διάφορες θερμοκρασίες.

Από μια σχεδόν δωδεκάδα μικροκβάζαρ που έχουν βρεθεί στον Γαλαξία μας, οι περισσότερες από τις φυσαλίδες είναι σχετικά μικρές, – πλάτους λιγότερο από 10 έτη φωτός. Αλλά αυτό το μικροκβάζαρ είναι διαμέτρου 1.000 έτη φωτός. Επιπλέον αυτό είναι δεκάδες φορές πιο ισχυρό από αυτά που ήδη έχουμε δει.

Χρησιμοποιώντας το το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) και το τηλεσκόπιο Chandra των ακτίνων-Χ, ο Pakull και η ομάδα του ήταν σε θέση να παρατηρήσουν τις περιοχές όπου οι πίδακες κτυπούν το διαστρικό αέριο γύρω από τη μαύρη τρύπα, και είδαν έτσι ότι η φυσαλίδα του καυτού αερίου διαστέλλονται με μια ταχύτητα σχεδόν εκατομμύριο χιλιόμετρα την ώρα.

Για σύγκριση, αν η μαύρη τρύπα είχε συρρικνωθεί στο μέγεθος μιας μπάλας ποδοσφαίρου, κάθε πίδακας θα εκτείνεται από τη Γη προς ακόμα πιο πέρα και από την τροχιά του Πλούτωνα.

Το αντικείμενο S26 βρίσκεται 12 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας, στις παρυφές του σπειροειδή γαλαξία NGC 7793. Από το μέγεθος και την ταχύτητα επέκτασης της «φυσαλίδας» οι αστρονόμοι έχουν διαπιστώσει ότι η δραστηριότητα του κάθε πίδακα πρέπει να ήταν σε εξέλιξη για τουλάχιστον 200.000 χρόνια.

"Ναι, η ταχύτητα διαστολής (275 km s) είναι αρκετά εντυπωσιακή, αλλά θα μειωθεί με τον καιρό", εξήγησε ο Pakull. "Αν ήταν πολύ χαμηλότερη, ας πούμε, 70 km/s το αέριο δεν θα εξέπεμπε τόσο οπτικό φως (για παράδειγμα την σειρά Balmer του υδρογόνου) και δεν θα είχαμε ανιχνεύσει την φυσαλίδα. Το μέλλον του S26 εξαρτάται από την εξέλιξη του κεντρικού μικροκβάζαρ που εκπέμπει τους πίδακες. Περιμένω ότι θα μπορούσε να είναι ενεργό για άλλα 100.000 εκατομμύρια χρόνια. "

Ο Pakull λέει ότι θα είναι ενδιαφέρον να φανταστούμε τι θα συμβεί εάν το μικροκβάζαρ ξαφνικά σταματήσει να εκπέμπει πίδακες. "Τότε η φυσαλίδα δεν θα εξαφανιστεί ξαφνικά, αλλά θα λάμπει όπως πριν για μερικά ακόμα 100.000 χρόνια. Θα μοιάζει με ένα απομεινάρι σουπερνόβας, έστω και με 100 φορές υψηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο."

Ο Pakull προσθέτει ότι αυτό το νέο εύρημα θα βοηθήσει τους αστρονόμους να καταλάβουν την ομοιότητα μεταξύ των μικρών μαύρων οπών που σχηματίζονται από την έκρηξη των άστρων καθώς και τις μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών, και ελπίζει ότι το έργο αυτό θα τονώσει περισσότερο την θεωρητική εργασία στον τρόπο που οι μαύρες τρύπες παράγουν ενέργεια