Μια μαύρη τρύπα που κρυβόταν για χρόνια πίσω από ένα πυκνό πέπλο κοσμικής σκόνης αποδείχθηκε ότι τροφοδοτεί έναν πανίσχυρο «επιταχυντή» σωματιδίων μέσα στον ίδιο μας τον Γαλαξία.

Ads

Οι αστρονόμοι ανακοίνωσαν την ανακάλυψη του πρώτου microblazar που έχει εντοπιστεί στον Γαλαξία μας, ενός συστήματος στο οποίο μια μαύρη τρύπα εκτοξεύει πίδακες πλάσματος με ταχύτητα που πλησιάζει εκείνη του φωτός, με τον έναν από αυτούς να είναι στραμμένος σχεδόν προς τη Γη.

Ads

Το σύστημα ονομάζεται IRAS 18293−0941 και βρίσκεται σε απόσταση περίπου 12.000 ετών φωτός.

Ads

Στην καρδιά του υπάρχει μια μαύρη τρύπα αστρικής μάζας και ένα μεγάλο άστρο, τα οποία περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο περίπου κάθε 11 ημέρες.

Ads

Η μαύρη τρύπα αποσπά συνεχώς υλικό από το άστρο-σύντροφό της και το καταβροχθίζει.

Δεν καταλήγει όμως όλη αυτή η ύλη μέσα της. Ένα μέρος διοχετεύεται προς τους πόλους της και εκτοξεύεται στο Διάστημα με τη μορφή των δύο τεράστιων πιδάκων.

Ένα μικρότερο «ξαδελφάκι» των blazars

Για να γίνει κατανοητό τι ακριβώς ανακαλύφθηκε, χρειάζεται μια μικρή διάκριση.

Τα blazars που γνωρίζουν οι αστρονόμοι βρίσκονται στις καρδιές μακρινών ενεργών γαλαξιών. Τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, με μάζες εκατομμύρια ή ακόμη και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από εκείνη του Ήλιου, και εκτοξεύουν πανίσχυρους πίδακες ύλης, ένας από τους οποίους τυχαίνει να είναι στραμμένος προς εμάς.

Στο IRAS 18293−0941 συμβαίνει κάτι αντίστοιχο σε πολύ μικρότερη κλίμακα. Η «μηχανή» του δεν είναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα αλλά μια μαύρη τρύπα αστρικής μάζας. Γι’ αυτό και το σύστημα χαρακτηρίζεται microblazar.

Το παράξενο είναι ότι ένα τόσο ενεργητικό αντικείμενο κατάφερε να περάσει απαρατήρητο για δεκαετίες.

Η εξήγηση βρίσκεται στην τεράστια ποσότητα διαστρικού αερίου και σκόνης που παρεμβάλλεται ανάμεσα σε αυτό και τη Γη, καθιστώντας το ουσιαστικά αόρατο στις συνηθισμένες οπτικές παρατηρήσεις.

«Τα πάντα σχετικά με το IRAS 18293−0941 κρύβονταν μπροστά στα μάτια μας», εξήγησε ο επικεφαλής της έρευνας, Τζουζέπ Μαρτί, από το Πανεπιστήμιο της Χαέν στην Ισπανία.

«Βρίσκεται πίσω από τόσο πολλή σκόνη, ώστε είναι ουσιαστικά αόρατο στις συνηθισμένες οπτικές εικόνες. Είχε καταγραφεί πριν από δεκαετίες και στη συνέχεια λίγο-πολύ ξεχάστηκε», όπως είπε.

Όλα άρχισαν από ένα μικρό «τρεμόπαιγμα»

Το πρώτο στοιχείο που τράβηξε την προσοχή των ερευνητών ήταν μια περιοδική μεταβολή στη φωτεινότητα του άστρου.

Από αυτήν κατάφεραν να προσδιορίσουν την τροχιά του συστήματος, διάρκειας περίπου 11,4 ημερών, και συνειδητοποίησαν ότι το παρατηρούσαν σχεδόν κατά μέτωπο.

Οι παρατηρήσεις σε ραδιοκύματα αποκάλυψαν στη συνέχεια έναν πίδακα που κατευθύνεται σχεδόν προς εμάς. Ο αντίθετος πίδακας δεν είναι άμεσα ορατός, επειδή κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση, μακριά από τη Γη.

Το κρίσιμο κομμάτι του παζλ ήρθε με τις εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης παρατηρήσεις του European VLBI Network (EVN).

Οι επιστήμονες μπόρεσαν έτσι να επιβεβαιώσουν ότι ο πίδακας πράγματι προέρχεται από το συγκεκριμένο αστρικό σύστημα και όχι από κάποιον πολύ μακρινό γαλαξία που έτυχε να βρίσκεται στην ίδια κατεύθυνση στον ουρανό.

«Αυτή ήταν η στιγμή που το αποτέλεσμα έγινε πραγματικά στέρεο», εξήγησε ο Μπενίτο Μαρκότε του Joint Institute for VLBI στην Ολλανδία.

Η θέση που προσδιορίστηκε μέσω του EVN, σε συνδυασμό με τη γνωστή θέση του άστρου από τον δορυφόρο Gaia, επιβεβαίωσε ότι ο πίδακας ανήκει στο συγκεκριμένο σύστημα.


Μια γιγάντια «φούσκα» 100 ετών φωτός

Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι αυτό που συμβαίνει στην άλλη πλευρά.

Παρότι ο πίδακας που απομακρύνεται από τη Γη δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα, οι αστρονόμοι κατάφεραν να δουν τα ίχνη που αφήνει χρησιμοποιώντας το ραδιοτηλεσκόπιο MeerKAT στη Νότια Αφρική.

Εντόπισαν μια τεράστια περιοχή σαν «φούσκα», με διάμετρο περίπου 100 έτη φωτός, η οποία έχει σχηματιστεί εκεί όπου ο πίδακας συγκρούεται με το διαστρικό αέριο και τη σκόνη.

Στην άκρη αυτής της δομής βρίσκεται ένα ιδιαίτερα ενεργό «θερμό σημείο». Εκεί η σύγκρουση επιταχύνει σωματίδια, θερμαίνει την κοσμική σκόνη και κάνει το αέριο υδρογόνο να λάμπει.

Και υπάρχει ακόμη μία έκπληξη: από την ίδια περιοχή προέρχονται ακτίνες γάμμα εξαιρετικά υψηλής ενέργειας.

Κάθε φωτόνιο αυτής της ακτινοβολίας μεταφέρει ενέργεια περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από εκείνη των σωματιδίων που επιταχύνονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), τον ισχυρότερο επιταχυντή σωματιδίων που έχει κατασκευάσει ο άνθρωπος.

Ο ίδιος ο πίδακας μεταφέρει ενέργεια που αντιστοιχεί σε περίπου 500.000 φορές την ενέργεια που ακτινοβολεί ο Ήλιος.

Ένας φυσικός επιταχυντής σωματιδίων στο Διάστημα

Το σύστημα προσφέρει έτσι στους αστρονόμους ένα εξαιρετικό φυσικό εργαστήριο για να κατανοήσουν πώς οι μαύρες τρύπες μπορούν να λειτουργούν ως κοσμικοί επιταχυντές σωματιδίων.

Όπως το περιγράφει ο ερευνητής Πέδρο Λούκε-Εσκαμίγια, η ιδιαιτερότητα βρίσκεται στο γεγονός ότι η «μηχανή» που επιταχύνει τα σωματίδια και το υλικό πάνω στο οποίο αυτά τελικά προσκρούουν βρίσκονται πολύ μακριά μεταξύ τους.

«Ο πίδακας κάνει την επιτάχυνση. Το νέφος είναι αυτό που λάμπει», εξηγεί χαρακτηριστικά.

Και αυτή ακριβώς είναι η μεγάλη επιστημονική αξία της ανακάλυψης.

Τα κανονικά blazars βρίσκονται στις καρδιές εξαιρετικά μακρινών γαλαξιών. Το IRAS 18293−0941, αντίθετα, βρίσκεται μέσα στον δικό μας Γαλαξία και επομένως πολύ πιο κοντά μας, δίνοντας στους επιστήμονες μια σπάνια ευκαιρία να μελετήσουν με πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια πώς μια μαύρη τρύπα που καταβροχθίζει ύλη δημιουργεί πανίσχυρους πίδακες, πώς αυτοί επιταχύνουν σωματίδια και πώς διοχετεύουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας στο περιβάλλον τους.

Η σχετική μελέτη είναι διαθέσιμη ως προδημοσίευση στο arXiv και έχει γίνει δεκτή προς δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Astronomy & Astrophysics.