Το παρατηρητήριο XMM-Newton φέρνει τους αστρονόμους στην άκρη μιας μαύρης τρύπας

Με την βοήθεια νέων παρατηρήσεων του παρατηρητήριο XMM-Newton της ESA, αστρονόμοι έχουν εξετάσει από πολύ κοντά μια υπερβαρέα μαύρη τρύπα που βρίσκεται βαθιά στο κέντρο ενός μακρινού ενεργού γαλαξία.

Γραφική παράσταση μιας υπερβαρέας μαύρης τρύπας στο κέντρο ενός γαλαξία. Αστρονόμοι με την βοήθεια νέων στοιχείων από το διαστημικό παρατηρητήριο XMM-Newton της ESA, εξέτασαν από κοντά όσο ποτέ άλλοτε μια υπερβαρέα μαύρη τρύπα, που βρίσκεται βαθιά στον πυρήνα ενός μακρινού ενεργού γαλαξία. Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία αυτού – γνωστού ως 1H0707-495 – θεωρήθηκε αρχικά ότι θα έπρεπε να κρύβεται μερικώς από παραμβαλλόμενα νέφη αερίου και σκόνης, αλλά οι νέες παρατηρήσεις αποκάλυψαν τα εσώτατα βάθη του γαλαξία

Ο ενεργός γαλαξίας – γνωστός ως 1H0707-495 – παρατηρήθηκε σε τέσσερις περιστροφές των 48 ωρών του XMM-Newton γύρω από τη Γη, από τον Ιανουάριο του 2008. Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία θεωρήθηκε ότι εν μέρει εμποδίζεται να τη δούμε από τα ενδιάμεσα νέφη αερίου και σκόνης, αλλά αυτές οι νέες παρατηρήσεις αποκάλυψαν τα εσώτατο βάθη του γαλαξία.

"Μπορούμε τώρα να αρχίσουμε να χαρτογραφούμε αμέσως την περιοχή γύρω από τη μαύρη τρύπα", λέει ο Andrew Fabian, στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, ο οποίος ήταν επικεφαλής στις παρατηρήσεις και την ανάλυση.

Οι ακτίνες Χ παράγονται καθώς η ύλη στροβιλίζεται γύρω από τη μαύρη τρύπα. Αυτές φωτίζουν και ανακλώνται από την ύλη προτού αυτή φτάσει στο δίσκο συσσώρευσης.

Τα άτομα του σιδήρου καθώς κινούνται αποτυπώνουν τις χαρακτηριστικές γραμμές του φάσματος τους στο ανακλώμενο φως. Οι φασματικές γραμμές του σιδήρου είναι παραμορφωμένες με μια σειρά χαρακτηριστικών τρόπων: έχουν αποτυπώσει την ταχύτητα των ατόμων του σιδήρου όταν είναι σε τροχιά, την ενέργεια που απαιτείται ώστε οι ακτίνες Χ να ξεφύγουν από την βαρύτητα της μαύρης τρύπας, καθώς και από την περιστροφή της ίδιας της μαύρης τρύπας. Όλα αυτά τα στοιχεία δείχνουν ότι οι αστρονόμοι εντοπίζουν την ύλη εντός μιας περιοχής ακτίνας διπλάσια της ακτίνας της ίδιας της μαύρης τρύπαε.

Το XMM-Newton εντόπισε δύο φωτεινά χαρακτηριστικά των εκπομπών του σιδήρου στις ανακλώμενες ακτίνες-Χ όπως δεν είχαν δει ποτέ μαζί σε ένα ενεργό γαλαξία. Αυτά τα φωτεινά χαρακτηριστικά είναι γνωστά ως K και L γραμμές του σιδήρου , και μπορεί να είναι τόσο φωτεινά μόνον εάν υπάρχει μεγάλη αφθονία του σιδήρου. Αφού τις βλέπουμε σε αυτόν τον γαλαξία μαζί αυτό σημαίνει ότι ο πυρήνας είναι πολύ πιο πλούσιος σε σίδηρο από όσο το υπόλοιπο του γαλαξία.

Η άμεση εκπομπή ακτίνων Χ μεταβάλλεται σε φωτεινότητα με το χρόνο. Κατά τη διάρκεια της παρατήρησης, η γραμμή L του σιδήρου ήταν αρκετά φωτεινή για τις μεταβολές που ακολούθησαν.

Μια επίπονη στατιστική ανάλυση των δεδομένων οδήγησε τους επιστήμονες σε μια εκτίμηση της μάζας της μαύρης τρύπας σε, περίπου, 3 έως 5 εκατομμύρια ηλιακές μάζες.

Οι παρατηρήσεις των γραμμών του σιδήρου αποκαλύπτουν επίσης ότι η μαύρη τρύπα στρέφεται πολύ γρήγορα όπως καταναλώνει την ύλη τόσο γρήγορα που αγγίζει τα όρια του θεωρητικού ορίου της τροφικής ικανότητας, μια κατάποση ισοδύναμη με δύο πλανήτες σαν τη Γη ανά ώρα.

Η νέα τεχνική επιτρέπει στους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν την διαδικασία με όλη την πολυπλοκότητα της, βλέποντας τώρα περιοχές που ήταν αθέατες έως τώρα τόσο σε αυτήν όσο και σε άλλες υπερβαρέες μαύρες τρύπες.