Κοσμικές εκρήξεις θα μπορούσαν να σηματοδοτήσουν τη γέννηση μαύρων οπών.

Η γέννηση μιας μαύρης τρύπας μπορεί να δημιουργηθεί από μια χαρακτηριστική κοσμική έκρηξη  σύμφωνα με ερευνητές στις ΗΠΑ.

Παλαιότερα εθεωρείτο ότι μόνο οι πολύ μεγάλες μαύρες τρύπες παράγουν εκρήξεις ακτίνων γάμμα (στενές δέσμες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που πυροδοτούνται από τους πόλους της κατάρρευσης αστεριού) όταν δημιουργούνται.

Υπάρχουν όμως και άλλα αστέρια που πεθαίνουν και παράγουν μια μαύρη τρύπα χωρίς κανενός είδους έκρηξη - φαινομενικά εξαφανίζεται από το ορατό ουρανό σε ένα γεγονός, που είναι γνωστό ως "unnova". Η εργασία των ερευνητών των ΗΠΑ δείχνει ότι ένα unnova μπορεί επίσης να έχει τη δική του χαρακτηριστική έκρηξη, επιτρέποντας στους αστρονόμους να βεβαιώσουν τη γέννηση μιας αστρικής (και ενδιάμεσα) μεγάλης μαύρης τρύπας.

"Αν και γνωρίζουμε ότι υπάρχουν μαύρες τρύπες, γνωρίζουμε πολύ λίγα για το παρατηρήσιμο σήμα που προαναγγέλλει τη στιγμή της πρώτης μορφής", λέει ο Tony Piro, αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια και ένας από τους επικεφαλής ερευνητές της νέας μελέτης. Όταν ένα τεράστιο άστρο φτάσει στο τέλος της ζωής του, θα υποστεί κατάρρευση του πυρήνα του και τα πρωτόνια με τα ηλεκτρόνια που το απαρτίζουν θα συμπυκνωθούν για να σχηματίσουν νετρόνια. Πριν από την ολοκλήρωση της κατάρρευσης του σε μια μαύρη τρύπα, το αστέρι γίνεται στιγμιαία ένα υπερ-πυκνό αντικείμενο, που είναι γνωστό ως ένα αστέρι νετρονίων.

Αποκαλυπτικές λάμψεις

Ένα υποπροϊόν αυτής της κατάρρευσης είναι η απελευθέρωση των νετρίνων, η οποία αντιπροσωπεύει μια σημαντική απώλεια ενέργειας / μάζας από τον πυρήνα που προκαλεί μια αντίστοιχη, ξαφνική μείωση στην βαρυτική έλξη του άστρου. Αυτή η απώλεια της έλξης έχει επίδραση στα στρώματα του αερίου που περιβάλλουν τον πυρήνα  - που ως επί το πλείστον αποτελείται από υδρογόνο - προκαλώντας βίαιη έκρηξη, σχηματίζοντας ένα διευρυνόμενο ωστικό κύμα που ταξιδεύει με περισσότερο από τρία εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα.

Σε μια προηγούμενη μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στη Σάντα Κρουζ, οι αστρονόμοι Elizabeth Lovegrove και Stan Woosley είχαν προβλέψει ότι αυτό το ωστικό κύμα θα θερμάνει το αέριο περίβλημα, που παράγει μια χαρακτηριστική λάμψη που θα λάμπει για περίπου ένα χρόνο και ενεργεί ως πιθανό σήμα της γέννησης μιας τέτοιας μαύρης τρύπας. Ακόμα κι αν αυτό το αποτέλεσμα θα είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο φωτεινό από τον Ήλιο, θα εξακολουθεί να είναι σκοτεινό σε σχέση με άλλα αστέρια." Θα ήταν δύσκολο να δούμε, ακόμη και στους γαλαξίες που είναι σχετικά κοντά μας," εξηγεί ο Piro.

Ένα μέγεθος που ταιριάζει σε όλα

Ωστόσο, σε πρόσφατη μελέτη του, ο Piro έχει εντοπίσει ένα άλλο σήμα που θα πρέπει να είναι ευκολότερο να εντοπιστεί από τη Γη - η αρχική λάμψη που παράγεται από το ωστικό κύμα που χτυπά τα εξωτερικά στρώματα του άστρου. Για ένα κόκκινο αστέρι υπεργίγαντα, αυτό το flash breakout θα πρέπει να είναι 10-100 φορές πιο φωτεινό από ότι η λάμψη στη μελέτη των Lovegrove και Woosley -με αιχμή μήκη κύματος στο υπεριώδες και ορατό φάσμα - και θα πρέπει να παρατηρείται σε κοντινούς γαλαξίες. Ο Piro λέει ότι αν η νέα λάμψη, αποκαλύψει "το σχηματισμό μαύρων οπών, θα δώσει μια νέα προσέγγιση από την οποία να μελετήσει αυτά τα έκτακτα φαινόμενα βαρύτητας".

Ο Chris Reynolds, καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, αναφέρει ότι αυτή τη στιγμή υπάρχει "ένας τεράστιος βαθμός αβεβαιότητας σχετικά με το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας, τόσο όσον αφορά το είδος των αστέρων που θα σχηματίσουν μαύρες τρύπες, καθώς και η φύση του γεγονότος σχηματισμού (έκρηξη ακτίνων-γ έναντι σουπερνόβα έναντι unnova) ". Λέει ότι η θεωρητική εργασία, όπως η παρούσα εργασία είναι ανεκτίμητες για την λείανση στις αναζητήσεις μας σε όλο τον νυχτερινό ουρανό, εξηγώντας ότι "είναι πάντα πιο εύκολο να ψάξουν για κάτι νέο, αν έχουν μια ιδέα για το τι θα μοιάζει - για παράδειγμα, πόσο φωτεινή θα είναι και το χρόνο στον οποίο θα συμβεί ".

Νέο παράθυρο

"Συνηθίζαμε να πιστεύουμε ότι οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα ήταν τα καλύτερα σήματα για τον σχηματισμό αστρικών μαύρων οπών - ωστόσο, εκείνες οι δυνατές εκρήξεις είναι σπάνιες με εκπομπή ακτινοβολίας, έτσι ώστε μόνο με τύχη σε ένα στους εκατό παρατηρητές μπορούν να τα απολαύσουν," λέει "ο Re em Sari, ένας καθηγητής αστροφυσικής στο Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ, ο οποίος δεν συμμετείχε επίσης στη μελέτη αυτή". [Σύμφωνα με την έρευνα], ένα πιο συχνό και ισότροπα σήμα που σηματοδοτεί την γέννηση μαύρων οπών είναι το απότομο ξέσπασμα προγονικού αστέρα . Ο Sari λέει ότι, αν μπορούμε να ανιχνεύσουμε τέτοια γεγονότα, αυτό θα ανοίξει ένα νέο παράθυρο μέσα από το οποίο μπορούμε να μελετήσουμε τις μαύρες τρύπες.

Η πρόκληση είναι τώρα να παρατηρήσουμε όντως τέτοια ξεσπάσματα εκρήξεων. Σύμφωνα με τον Piro, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να δούμε τουλάχιστον ένα από αυτά κάθε χρόνο. Εκτεταμένες έρευνες παρακολουθούν τον ουρανό για προσωρινές λάμψεις φωτός ιδανικές για αυτή τη μελέτη. Μια τέτοια έρευνα είναι του Caltech Palomar Transient Factory, στο οποίο ο Piro συνεργάζεται με την αναζήτηση των φαινομένων. Στο θεωρητικό επίπεδο, ο Piro, επίσης, προσπαθεί να προσομοιώσει τις εκρήξεις με περισσότερες λεπτομέρειες, με πιο προηγμένα μοντέλα υπολογιστών.

Πηγή, physicsworld
Απόδοση, Δ. Γιάκας