Μαύρες Τρύπες

[Δροσος Γεωργιος]

Δύο γιγάντιες μαύρες τρύπες ετοιμάζονται να συγκρουστούν και το κοσμικό ωστικό κύμα θα φτάσει στη Γη.

Αστρονόμοι ενδέχεται να ανακάλυψαν ένα ζεύγος μαύρων τρυπών που εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας και σπειροειδώς πλησιάζουν προς μια γιγαντιαία σύγκρουση οι επιπτώσεις της οποίας ίσως γίνουν αισθητές μέσα στον επόμενο αιώνα στη διαστημική μας γειτονιά.Χρησιμοποιώντας δεδομένα από ραδιοτηλεσκόπια που συλλέχθηκαν επί δεκαετίες η ερευνητική ομάδα μελέτησε ένα εξαιρετικά φωτεινό αντικείμενο, το οποίο προηγουμένως θεωρούνταν μπλάζαρ, δηλαδή τον λαμπρό πυρήνα ενός γαλαξία που συνήθως τροφοδοτείται από μια μαύρη τρύπα, σε απόσταση περίπου 500 εκατομμυρίων ετών φωτός από το ηλιακό μας σύστημα.Οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν έναν κρυφό πίδακα ενέργειας υποδεικνύοντας ότι το αντικείμενο είναι στην πραγματικότητα δύο μαύρες τρύπες που βρίσκονται κοντά σε σύγκρουση πιθανώς σε λιγότερο από 100 χρόνια. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Η ανακάλυψη

Τα μπλάζαρ είναι από τα πιο φωτεινά αντικείμενα στο σύμπαν. Ανήκουν στους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες και συνήθως τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες εκπέμποντας πίδακες ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας προς τη Γη. Κανονικά, ένας μόνο πίδακας προέρχεται από μία μαύρη τρύπα.Ωστόσο στην περίπτωση του μπλάζαρ στο γαλαξία Markarian 501 τα δεδομένα δεν ταίριαζαν. Οι επιστήμονες είχαν παρατηρήσει διαφορετικούς προσανατολισμούς του πίδακα γεγονός που δημιουργούσε αμφιβολίες για την ύπαρξη μιας μόνο μαύρης τρύπας.Για να διερευνήσουν το φαινόμενο ανέλυσαν περισσότερα από 83 σύνολα δεδομένων από το Very Long Baseline Array ένα διεθνές δίκτυο 10 ραδιοτηλεσκοπίων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι εκτός από έναν κύριο πίδακα υπάρχει και ένας δεύτερος που περιστρέφεται γύρω από το κέντρο του μπλάζαρ. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι κάθε πίδακας τροφοδοτείται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με μάζα από 100 εκατομμύρια έως 1 δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.

Το φαινόμενο του «δακτυλίου Αϊνστάιν»

Τον Ιούνιο του 2022, οι δύο μαύρες τρύπες ευθυγραμμίστηκαν με τέτοιο τρόπο ώστε η βαρύτητα της πρώτης να καμπυλώσει το φως της δεύτερης δημιουργώντας έναν σχεδόν τέλειο κύκλο φωτός γνωστό ως δακτύλιος Αϊνστάιν.Αυτό οφείλεται στο φαινόμενο του βαρυτικού φακού όπου η ισχυρή βαρύτητα λειτουργεί σαν μεγεθυντικός φακός και ενισχύει το φως. Το φαινόμενο αυτό ενισχύει την υπόθεση ότι το σύστημα αποτελείται από δύο μαύρες τρύπες.Οι δύο μαύρες τρύπες περιστρέφονται η μία γύρω από την άλλη περίπου κάθε 121 ημέρες. Απέχουν μεταξύ τους 250 έως 540 φορές την απόσταση Γης–Ήλιου. Αυτή η απόσταση θεωρείται σχετικά μικρή για αστρονομικά δεδομένα και σταδιακά μειώνεται μέχρι να συγχωνευθούν.

Τι θα προκαλέσει η σύγκρουση

Όταν τελικά συγκρουστούν αναμένεται να απελευθερώσουν βαρυτικά κύματα διαταραχές στο χωροχρόνο που προκαλούνται από τα πιο βίαια γεγονότα στο Σύμπαν. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι τα κύματα αυτά μπορεί να είναι ισχυρότερα από όσα έχουν καταγραφεί μέχρι σήμερα. Αν συμβεί αυτό, ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων στη Γη θα μπορέσουν να καταγράψουν το σήμα, προσφέροντας νέες πληροφορίες για τη φύση των μαύρων τρυπών.Με απλά λόγια, πρόκειται για ένα «κοσμικό ταγκό» δύο γιγάντων που πλησιάζουν στο τέλος τους μια σύγκρουση που θα μπορούσε να μας αποκαλύψει πολλά για το Σύμπαν.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2099202/dyo-giganties-mayres-trypes-etoimazontai-na-sygkroystoyn-kai-to-kosmiko-ostiko-kyma-tha-ftasei-sti-gi/

[Δροσος Γεωργιος]

Δείτε το εκπληκτικό «συντριβάνι» μιας μαύρης τρύπας με πίδακες ισχύος δέκα χιλιάδων άστρων σαν τον Ήλιο

Δημιουργούνται «εξωτικοί» άνεμοι που εκτοξεύουν απίστευτες ποσότητες ύλης με ασύλληπτη ταχύτητα.

Η τεράστια ισχύς των μαύρων τρυπών αποκαλύφθηκε καθώς διεθνής ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε τις πρώτες ακριβείς μετρήσεις ενός μακρινού κοσμικού «κενού». Χρησιμοποιώντας ένα ραδιοτηλεσκόπιο που σαρώνει ολόκληρο τον πλανήτη κατέγραψαν τους «χορευτικούς πίδακες» που εκτοξεύονται από μια μαύρη τρύπα σε απόσταση 7.000 ετών φωτός από τη Γη.Αυτοί οι πίδακες απελευθερώνουν ενέργεια ισοδύναμη με την ισχύ 10.000 Ήλιων και κινούνται με ταχύτητα 150.000 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο σχεδόν τη μισή ταχύτητα του φωτός. Ωστόσο, αυτά τα εντυπωσιακά «συντριβάνια» υπερθερμασμένης ύλης χρησιμοποιούν μόλις περίπου το 10% της ενέργειας που απορροφά η μαύρη τρύπα καθώς «τρέφεται».Οι ανακαλύψεις αυτές προέρχονται από ένα διπλό αστρικό σύστημα που ονομάζεται Cygnus X–1, το οποίο περιλαμβάνει ένα υπερμεγέθες άστρο και μια μαύρη τρύπα. Το υπερμεγέθες άστρο δημιουργεί εξαιρετικά ισχυρούς αστρικούς ανέμους, εκτοξεύοντας 100 εκατομμύρια φορές περισσότερη μάζα ανά δευτερόλεπτο από τον Ήλιο μας, με ταχύτητες τρεις έως τέσσερις φορές μεγαλύτερες.Αυτοί οι άνεμοι είναι τόσο ισχυροί που λυγίζουν τους πίδακες κατά περίπου δύο μοίρες όπως ο άνεμος που παρασύρει το νερό ενός σιντριβανιού. Σύμφωνα με τον καθηγητή Τζέημς Μίλερ Τζόουνς από το Πανεπιστήμιο Curtin στην Αυστραλία επειδή γνωρίζουν πόσο ισχυρός είναι ο αστρικός άνεμος μπορούν να υπολογίσουν τη δύναμη που ασκεί στον πίδακα και έτσι να προσδιορίσουν την ισχύ του.

 

Το φαινόμενο

Οι μαύρες τρύπες είναι από τα πιο παράξενα και μυστηριώδη αντικείμενα στο Σύμπαν με ύλη τόσο πυκνή ώστε ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει από τη βαρυτική τους έλξη. Παρόλο που απορροφούν φως δημιουργούν ταυτόχρονα εντυπωσιακές εκρήξεις ενέργειας με τη μορφή πιδάκων.Καθώς η ύλη έλκεται προς τη μαύρη τρύπα, περιστρέφεται γύρω της σαν νερό που κατεβαίνει σε αποχέτευση επιταχυνόμενη σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Καθώς αυτή η ύλη σπειροειδώς κατευθύνεται προς τη μαύρη τρύπα μεταφέρει μαζί της μαγνητικά πεδία τα οποία όταν «συστρέφονται» συμβάλλουν στην εκτόξευση των πιδάκων.Οι πίδακες από τις μεγαλύτερες μαύρες τρύπες μπορούν να εκτείνονται σε αποστάσεις πολλών ετών φωτός μεταφέροντας τεράστια ποσά ενέργειας στο περιβάλλον τους. Η κατανόηση της πραγματικής ισχύος αυτών των πιδάκων είναι κρίσιμη για τον υπολογισμό του ρυθμού με τον οποίο μια μαύρη τρύπα τρέφεται και αναπτύσσεται.Οι επιστήμονες μπορούν να εκτιμήσουν πόσο γρήγορα «καταναλώνει» ύλη μια μαύρη τρύπα μετρώντας τις ακτίνες Χ που εκπέμπονται από την ύλη που πέφτει μέσα της, αλλά πρέπει επίσης να γνωρίζουν πόση ύλη εκτοξεύεται μέσω των πιδάκων. Συνδυάζοντας αυτές τις μετρήσεις, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν τον «ενεργειακό προϋπολογισμό» της μαύρης τρύπας κάτι σαν καταμέτρηση θερμίδων αλλά για μια μαύρη τρύπα.

Οι φυσαλίδες

Για πολλά χρόνια οι επιστήμονες μπορούσαν να μετρούν μόνο τη μέση ενέργεια των πιδάκων σε χρονικές κλίμακες δεκάδων χιλιάδων ετών. Αυτό γινόταν παρατηρώντας πώς οι πίδακες δημιουργούν «φυσαλίδες» στα γύρω αέρια, όμως η μέθοδος αυτή δεν ήταν ιδιαίτερα ακριβής. Η νέα μέτρηση επιτρέπει πλέον τον ακριβή προσδιορισμό του ποσοστού της ενέργειας που μετατρέπεται σε πίδακες.Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό, επειδή οι θεωρίες για τις μαύρες τρύπες υποστηρίζουν ότι οι φυσικοί νόμοι που τις διέπουν είναι ίδιοι ανεξάρτητα από το μέγεθός τους. Έτσι, μια τόσο ακριβής μέτρηση μπορεί να αποτελέσει σημείο αναφοράς για μελλοντικές μελέτες, είτε πρόκειται για μαύρες τρύπες με μάζα πέντε φορές είτε πέντε δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.Αυτό θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς το Σύμπαν έφτασε στη σημερινή του μορφή. Οι πίδακες από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες παίζουν καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία πλανητών, άστρων και γαλαξιών.Σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν ακόμη και να δημιουργήσουν τεράστιες «φυσαλίδες» αερίου μεγαλύτερες από ολόκληρους γαλαξίες επηρεάζοντας δραστικά την εξέλιξή τους. Σύμφωνα με τον επικεφαλής της μελέτης Δρ. Στιβ Ρατζ Πραμπού από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης αυτή η διαδικασία γνωστή ως «ανατροφοδότηση», είναι κρίσιμη για τη ρύθμιση της ανάπτυξης και της εξέλιξης των γαλαξιών.Μέχρι σήμερα, στις προσομοιώσεις του Σύμπαντος, οι επιστήμονες έπρεπε να υποθέτουν πόσο αποδοτικές είναι οι μαύρες τρύπες στη μετατροπή της ενέργειας σε πίδακες. Η νέα αυτή μελέτη παρέχει την πρώτη άμεση παρατηρησιακή μέτρηση αυτής της αποδοτικότητας, προσφέροντας μια πολύ πιο σταθερή βάση για μελλοντικές έρευνες.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2099799/deite-to-ekpliktiko-syntrivani-mias-mayris-trypas-me-pidakes-ischyos-deka-chiliadon-astron-san-ton-ilio/

[Δροσος Γεωργιος]

 

Η NASA συνδέει τις Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες με τους Chandra και Webb

Ένα πρόσφατα ανακαλυφθέν αντικείμενο μπορεί να αποτελέσει το κλειδί για την αποκάλυψη της αληθινής φύσης μιας μυστηριώδους κατηγορίας πηγών που οι αστρονόμοι έχουν βρει στο πρώιμο σύμπαν τα τελευταία χρόνια.Μια «κουκκίδα ακτίνων Χ» που βρέθηκε από το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA θα μπορούσε να εξηγήσει τι είναι οι εκατοντάδες ή ενδεχομένως χιλιάδες από αυτά τα αντικείμενα. Μια εργασία που περιγράφει τα αποτελέσματα που δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal Letters.Λίγο αφότου το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb της NASA ξεκίνησε τις επιστημονικές παρατηρήσεις του, εμφανίστηκαν αναφορές για μια νέα κατηγορία μυστηριωδών αντικειμένων. Οι αστρονόμοι βρήκαν μικρά, κόκκινα αντικείμενα περίπου 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη ή και πιο μακριά, τα οποία έγιναν γνωστά ως «μικρές κόκκινες κουκκίδες» (LRD).Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι οι LRD είναι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ενσωματωμένες σε νέφη πυκνού αερίου, τα οποία καλύπτουν μερικές από τις τυπικές υπογραφές σε διαφορετικά είδη φωτός - συμπεριλαμβανομένων των ακτίνων Χ - που οι αστρονόμοι συνήθως χρησιμοποιούν για να τις αναγνωρίσουν. Αυτό θα τις έκανε διαφορετικές από τις τυπικές αναπτυσσόμενες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες δεν είναι ενσωματωμένες σε πυκνό αέριο, επιτρέποντας στο έντονο υπεριώδες φως και στις ακτίνες Χ από υλικό που περιστρέφεται γύρω από τις μαύρες τρύπες να διαφύγουν.Εξαιτίας αυτού και των πιθανών ομοιοτήτων τους με τις αστρικές ατμόσφαιρες, οι αστρονόμοι το έχουν ονομάσει σενάριο «αστέρι μαύρης τρύπας» για τις LRD.Αυτή η νέα «κουκκίδα ακτίνων Χ» (επίσημα γνωστή ως 3DHST-AEGIS-12014), η οποία βρίσκεται περίπου 11,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, μπορεί να αποτελέσει μια κρίσιμη γέφυρα μεταξύ των αστεριών μελανών τρυπών και των τυπικών αναπτυσσόμενων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Παρουσιάζει τα περισσότερα από τα χαρακτηριστικά μιας LRD, όπως το ότι είναι μικρή, κόκκινη και βρίσκεται σε τεράστια απόσταση, αλλά λάμπει στο φως των ακτίνων Χ, σε αντίθεση με άλλες LRD.«Οι αστρονόμοι προσπαθούν να καταλάβουν τι είναι οι μικρές κόκκινες κουκκίδες εδώ και αρκετά χρόνια», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Raphael Hviding του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck στη Γερμανία. «Αυτό το μοναδικό αντικείμενο ακτίνων Χ μπορεί να είναι - για να χρησιμοποιήσουμε μια φράση - αυτό που μας επιτρέπει να συνδέσουμε όλες τις κουκκίδες».Η ομάδα ανακάλυψε αυτό το ένα ξεχωριστό αντικείμενο αφού συνέκρινε νέα δεδομένα από το Webb με μια εις βάθος έρευνα που είχε προηγουμένως πραγματοποιηθεί από το Chandra.«Αν οι μικρές κόκκινες κουκκίδες είναι ταχέως αναπτυσσόμενες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, γιατί δεν εκπέμπουν ακτίνες Χ όπως άλλες τέτοιες μαύρες τρύπες;» δήλωσε η συν-συγγραφέας Άννα ντε Γκράαφ του Κέντρου Αστροφυσικής | Harvard & Smithsonian, στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης. «Η εύρεση μιας μικρής κόκκινης κουκκίδας που φαίνεται διαφορετική από τις άλλες μας δίνει μια σημαντική νέα εικόνα για το τι θα μπορούσε να τις τροφοδοτήσει».Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η κουκκίδα ακτίνων Χ αντιπροσωπεύει μια μεταβατική φάση από μια LRD σε μια τυπική αναπτυσσόμενη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Καθώς το αστέρι της μαύρης τρύπας καταναλώνει το περιβάλλον αέριο, εμφανίζονται ανομοιογενείς τρύπες στα νέφη αερίου. Αυτό επιτρέπει στις ακτίνες Χ από το υλικό που πέφτει πάνω στη μαύρη τρύπα να διαπεράσουν, οι οποίες παρατηρούνται από το Chandra. Τελικά, όλο το αέριο καταναλώνεται και το αστέρι της μαύρης τρύπας παύει να υπάρχει.Υπάρχουν επίσης ενδείξεις στα δεδομένα του Chandra της κουκκίδας ακτίνων Χ ότι υπάρχουν διακυμάνσεις στη φωτεινότητα των ακτίνων Χ, γεγονός που υποστηρίζει την ιδέα ότι η μαύρη τρύπα είναι εν μέρει κρυμμένη. Καθώς το νέφος αερίου περιστρέφεται, κομμάτια πυκνότερου και λιγότερο πυκνού αερίου μπορούν να κινηθούν κατά μήκος της μαύρης τρύπας, προκαλώντας αλλαγές στη φωτεινότητα των ακτίνων Χ.«Αν επιβεβαιώσουμε ότι η κουκκίδα ακτίνων Χ είναι μια μικρή κόκκινη κουκκίδα σε μεταβατική φάση, όχι μόνο θα είναι η πρώτη του είδους της, αλλά μπορεί να βλέπουμε στην καρδιά μιας μικρής κόκκινης κουκκίδας για πρώτη φορά», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Hanpu Liu του Πανεπιστημίου του Πρίνστον στο Νιου Τζέρσεϊ. «Θα έχουμε επίσης την ισχυρότερη μέχρι στιγμής απόδειξη ότι η ανάπτυξη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών βρίσκεται στο επίκεντρο ορισμένων, αν όχι όλων, του πληθυσμού των μικρών κόκκινων κουκκίδων».Μια εναλλακτική ιδέα για την κουκκίδα ακτίνων Χ είναι ότι πρόκειται για έναν πιο συνηθισμένο τύπο αναπτυσσόμενης υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, αλλά καλύπτεται από έναν εξωτικό τύπο σκόνης που οι αστρονόμοι δεν έχουν ξαναδεί. Σχεδιάζονται μελλοντικές παρατηρήσεις που θα πρέπει να είναι σε θέση να ρίξουν φως στην αλήθεια.«Η κουκκίδα ακτίνων Χ βρισκόταν στα δεδομένα της έρευνάς μας στο Chandra για πάνω από δέκα χρόνια, αλλά δεν είχαμε ιδέα πόσο αξιοσημείωτη ήταν πριν έρθει ο Webb να παρατηρήσει το πεδίο», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Andy Goulding του Πρίνστον. «Αυτό είναι ένα ισχυρό παράδειγμα συνεργασίας μεταξύ δύο σπουδαίων αστεροσκοπείων».Το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Μάρσαλ της NASA διαχειρίζεται το πρόγραμμα Chandra. Το Κέντρο Ακτίνων Χ Chandra του Αστροφυσικού Αστεροσκοπείου Smithsonian ελέγχει τις επιστημονικές δραστηριότητες από το Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης και τις πτητικές λειτουργίες από το Μπέρλινγκτον της Μασαχουσέτης.

Διαβάστε περισσότερα από το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA

Μάθετε περισσότερα για το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra και την αποστολή του εδώ:

https://science.nasa.gov/chandra

https://chandra.si.edu

Αυτή η εικόνα ενός ειδικού αντικειμένου, που ονομάστηκε «κουκκίδα ακτίνων Χ», αντιπροσωπεύει μια ανακάλυψη από το Chandra που θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση της φύσης μιας μυστηριώδους κατηγορίας πηγών στο πρώιμο Σύμπαν. Η οπτική και η υπέρυθρη εικόνα από το Hubble δείχνουν την περιοχή γύρω από την κουκκίδα ακτίνων Χ, ενώ η εικόνα ακτίνων Χ του Chandra δείχνει το κοντινό πλάνο. Πριν από αυτήν την ανακάλυψη, οι «μικρές κόκκινες κουκκίδες» που παρατηρήθηκαν από το τηλεσκόπιο Webb δεν ήταν γνωστό ότι εκπέμπουν ακτίνες Χ. Αυτή η εικόνα εκπέμπει ακτίνες Χ, γεγονός που οδηγεί τους ερευνητές να προτείνουν ότι η κουκκίδα ακτίνων Χ αντιπροσωπεύει μια προηγουμένως άγνωστη μεταβατική φάση αναπτυσσόμενων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.

Καλλιτεχνική απεικόνιση μιας κοντινής όψης μιας κουκκίδας ακτίνων Χ, 3DHST-AEGIS-12014.

[Δροσος Γεωργιος]

Νέα τεχνική επιτρέπει στους αστρονόμους να ακούν τις συγκρούσεις μαύρων τρυπών.

Πρόκειται για μια διαδικασία «δανεισμένη» από τη μουσική βιομηχανία.

Επιστήμονες ανακάλυψαν έναν τρόπο να «ακούν» κοσμικά γεγονότα όπως οι συγκρούσεις μαύρων τρυπών χρησιμοποιώντας μια διαδικασία παρόμοια με τη διόρθωση τόνου που χρησιμοποιείται στη μουσική παραγωγή.Ειδικοί από τη διεθνή συνεργασία παρατηρητηρίων βαρυτικών κυμάτων Ligo, Virgo και Kagra (LVK) χρησιμοποίησαν αυτή την τεχνική για να αξιοποιήσουν τα σήματα βαρυτικών κυμάτων και να μετρήσουν την απόκριση των εξαιρετικά ευαίσθητων οργάνων τους. Η τεχνική, που ονομάζεται «αστροφυσική βαθμονόμηση» επιτρέπει στους ερευνητές να διασφαλίζουν ότι μπορούν να «ακούσουν» καθαρά τα σήματα από τεράστια κοσμικά γεγονότα ακόμη και όταν ένας ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων δεν λειτουργεί απόλυτα σωστά.Οι επιστήμονες μπορούν να διορθώνουν μικρές παραμορφώσεις στα δεδομένα συνδυάζοντας σήματα από άλλους ανιχνευτές με ακριβείς προβλέψεις βασισμένες στους νόμους της βαρύτητας. Οι ειδικοί εξήγησαν ότι η διαδικασία μοιάζει με τον τρόπο που λογισμικά μουσικής παραγωγής, όπως το Auto-Tune, διορθώνουν τη φωνή ενός τραγουδιστή όταν δεν βρίσκεται ακριβώς στη σωστή νότα.«Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον χωροχρόνο που διαστέλλουν και συμπιέζουν τον χώρο. Μέχρι να φτάσουν στη Γη, εκατομμύρια χρόνια μετά τα γεγονότα που τα δημιούργησαν, είναι εξαιρετικά αδύναμα. Δεν είναι κάτι που μπορούμε να ακούσουμε άμεσα, αλλά οι ανιχνευτές μας μετατρέπουν τα σήματα σε κυματομορφές των οποίων μπορούμε να αυξήσουμε τη συχνότητα ώστε να τις ακούσουμε, με κάθε σήμα να παράγει το δικό του χαρακτηριστικό “κελάηδισμα”.Αυτά τα ηχητικά μοτίβα περιέχουν τεράστιο όγκο πληροφοριών που μπορούμε να αναλύσουμε για να μάθουμε για τις πηγές τους, όπως οι μάζες, οι περιστροφές, η απόσταση και η θέση τους» αναφέρει ο  Δρ. Κρίστοφερ Μπέρι από το Ινστιτούτο Έρευνας Βαρυτικών Κυμάτων του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης μέλος της συνεργασίας LVK και της ερευνητικής ομάδας.

Τα σήματα

Οι επιστήμονες ανέφεραν ότι τα βαρυτικά κύματα που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη της νέας τεχνικής είναι από τα ισχυρότερα που έχουν ανιχνευθεί ποτέ από τη συνεργασία. Το πρώτο σήμα, που καταγράφηκε στις 25 Σεπτεμβρίου 2024 και ονομάστηκε GW240925, προήλθε από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών με μάζες περίπου εννέα και επτά φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου σε απόσταση άνω του ενός δισεκατομμυρίου ετών φωτός από τη Γη.Το δεύτερο σήμα, στις 7 Φεβρουαρίου 2025 και με την ονομασία GW250207 ήταν το δεύτερο ισχυρότερο σήμα ανάμεσα στα σχεδόν 200 που έχουν ανιχνευθεί από τη συνεργασία μέσα στη δεκαετία που ακολούθησε την πρώτη ανίχνευση το 2015. Αυτό το σήμα προήλθε από τη σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών με μάζες περίπου 35 και 30 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου, σε απόσταση περίπου 600 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.Στη μελέτη οι ερευνητές δείχνουν πώς μετέτρεψαν τη δυσκολία ανάλυσης δεδομένων από δύο βαρυτικά κύματα, τα οποία καταγράφηκαν όταν ο ανιχνευτής Ligo Hanford λειτουργούσε αλλά όχι στο συνηθισμένο επίπεδο απόδοσης, σε ευκαιρία για βελτίωση της ανάλυσης δεδομένων.Ελπίζουν ότι τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν τις μελλοντικές παρατηρήσεις του διεθνούς δικτύου ανιχνευτών LVK στις ΗΠΑ, την Ιαπωνία και την Ιταλία να παρέχουν πιο αξιόπιστα αποτελέσματα ακόμη και όταν οι συνθήκες ανίχνευσης δεν είναι ιδανικές.«Αυτές οι ανακαλύψεις δείχνουν ότι, μέσα στη δεκαετία που πέρασε από την πρώτη ανίχνευση, έχουμε αναπτύξει μια ολοκληρωμένη κατανόηση ολόκληρης της διαδικασίας ανάλυσεων, από τα ίδια τα σήματα μέχρι τη συμπεριφορά των ανιχνευτών. Στη σπάνια περίπτωση που κάτι πάει στραβά σε έναν ανιχνευτή, διαθέτουμε πλέον ισχυρές εναλλακτικές μεθόδους που αξιοποιούν δεδομένα από τους υπόλοιπους ανιχνευτές ώστε να εξασφαλίζουμε τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα» λέει ο Δρ, Ντάνιελ Ουίλιαμς από το Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης.Ο καθηγητής Στίβεν Φέρχαρστ από το Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ, εκπρόσωπος της επιστημονικής συνεργασίας Ligo δήλωσε: «Είναι εντυπωσιακό ότι αυτά τα τεράστια κοσμικά γεγονότα όχι μόνο μπορούν να μετρηθούν από τα όργανά μας, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να ελέγχουν την ακρίβεια των ίδιων των μετρήσεών μας».

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2109621/nea-techniki-epitrepei-stoys-astronomoys-na-akoyn-tis-sygkroyseis-mayron-trypon/

[Δροσος Γεωργιος]

Εντοπίστηκε γιγάντια μαύρη τρύπα που δημιουργήθηκε πριν από το γαλαξία της.

Δίνεται πιθανώς απάντηση σε ένα μεγάλο διαχρονικό ερωτηματικό της κοσμολογίας.

Στην αστρονομική κοινότητα το ερώτημα το αν η κότα έκανε το αβγό ή το αβγό την κότα έχει αντικατασταθεί από το αν ο γαλαξίας προηγείται μιας μαύρης τρύπας ή συμβαίνει το αντίθετο. Μια νέα ανακάλυψη φαίνεται να δίνει την απάντηση σε αυτόν τον κοσμολογικό γρίφο.Οι ειδικοί θεωρούσαν εδώ και καιρό ότι πιθανότερο είναι να προηγείται ο γαλαξίας αφού για τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας απαιτείται η ύπαρξη άστρων τα οποία γεννιούνται, εξελίσσονται και πεθαίνουν μέσα σε γαλαξίες. Η κατάρρευση άστρων, κατά βάση μεγάλων σε μέγεθος, οδηγεί στη δημιουργία μαύρων τρυπών.Ωστόσο τα τελευταία χρόνια ειδικά μετά την λειτουργία του πανίσχυρου διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb εντοπίζονται μαύρες τρύπες με μάζα εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου οι οποίες υπήρχαν στο πρώιμο Σύμπαν πονοκεφαλιάζοντας τους επιστήμονες για το πώς κατάφεραν να μεγαλώσουν τόσο γρήγορα αφού δεν υπήρχε η απαραίτητη διαθέσιμη ύλη (πολλοί γαλαξίες με πλήθος μεγάλων άστρων) εκείνη τη χρονική περίοδο.Ερευνητική ομάδα χρησιμοποιώντας το James Webb εντόπισαν σαφείς ενδείξεις ότι ορισμένες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ήταν τεράστιες ήδη από τη γέννησή τους η οποία δεν συνδέεται με κατάρρευση άστρων και χωρίς να διαθέτουν έναν πολύ μεγαλύτερο γαλαξία που θα τις τροφοδοτούσε στη συνέχεια.«Πρόκειται για ένα εντυπωσιακό εύρημα. Είναι μια αλλαγή παραδείγματος, μια πλήρης αναθεώρηση των κλασικών σεναρίων για το πώς σχηματίζονται και αναπτύσσονται οι μαύρες τρύπες» λέει ο Ρομπέρτο Μαϊολίνο από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ στο συν-συγγραφέας μελετών που δημοσιεύθηκαν στις επιθεωρήσεις «Nature» και «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Η ανακάλυψη

Το συμπέρασμα της ομάδας βασίζεται σε λεπτομερείς παρατηρήσεις του Abell2744-QSO1 (QSO1), ενός σώματος που ανήκει στην οικογένεια κοσμικών αντικειμένων που αποκαλούνται «μικρές κόκκινες κουκκίδες» που είναι μυστηριώδη αντικείμενα που παρατήρησε πρόσφατα το τηλεσκόπιο James Webb στα βάθη του Σύμπαντος.Το QSO1 υπήρχε μόλις 700 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Παρότι το QSO1 έχει διάμετρο μόλις 1.300 έτη φωτός και το φως του ταξιδεύει προς εμάς για περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια είναι ευκολότερο να μελετηθεί από άλλα παρόμοια αντικείμενα επειδή μεγεθύνεται βαρυτικά από το σμήνος γαλαξιών Abell 2744, γνωστό και ως «Σμήνος της Πανδώρας». Το QSO1 εμφανίζεται μάλιστα σε τρία διαφορετικά σημεία στον ουρανό.

Τα ευρήματα

Οι αρχικές μελέτες έδειξαν ισχυρές ενδείξεις ότι το QSO1 ίσως δεν είναι τίποτε περισσότερο από ένα νέφος λαμπερού αερίου υδρογόνου και ηλίου που περιφέρεται γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με μάζα περίπου 40 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Όμως όπως και με άλλες πρώιμες μαύρες τρύπες που ανακάλυψε το James Webb υπήρχε αβεβαιότητα για το αν ήταν πράγματι τόσο τεράστια.«Μέχρι τώρα όλες οι μετρήσεις μαζών μαύρων τρυπών στο πρώιμο Sύμπαν ήταν έμμεσες, βασισμένες σε υποθέσεις από όσα γνωρίζουμε για τις μαύρες τρύπες στο κοντινό Σύμπαν. Δεν γνωρίζαμε αν αυτές οι υποθέσεις ισχύουν και για το μακρινό Σύμπαν», δήλωσε ο Φραντσέσκο Ντι Ευτζένιο επίσης από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ.Η ομάδα συνειδητοποίησε ότι αν η μαύρη τρύπα του QSO1 ήταν όντως τόσο μεγάλη όσο φαινόταν τότε θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τη μονάδα ολοκληρωμένου πεδίου του φασματογράφου NIRSpec του Webb για να εντοπίσουν τις επιδράσεις της βαρύτητάς της στο αέριο που περιστρέφεται γύρω της, ενώ παράλληλα θα χαρτογραφούσαν την κατανομή διαφόρων στοιχείων μέσα στο αέριο.Ο Ίγκνας Τζουντζμπάλις από το Πανεπιστήμιο Κέιμπριτζ  και ο Κόσιμο Μαρκοντσίνι από το Πανεπιστήμιο της Φλωρεντίας χρησιμοποίησαν αυτές τις παρατηρήσεις για να χαρτογραφήσουν τις κινήσεις του υδρογόνου γύρω από τη μαύρη τρύπα. Όταν υπολόγισαν την ταχύτητα περιστροφής σε σχέση με την απόσταση από το κέντρο, διαπίστωσαν ότι το αέριο ακολουθεί κεπλεριανή κίνηση: περιστρέφεται γύρω από ένα κεντρικό σημείο όπως οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο.«Αυτό είναι σημαντικό γιατί μας δείχνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του QSO1 συγκεντρώνεται στη μαύρη τρύπα στο κέντρο. Αν η μάζα ήταν πιο κατανεμημένη, όπως θα συνέβαινε αν υπήρχαν πολλά άστρα, το αέριο δεν θα παρουσίαζε αυτή την τέλεια κεπλεριανή περιστροφή» λέει ο Τζουντζμπάλις. Επειδή η κεπλεριανή κίνηση υπακούει σε απλούς νόμους βαρύτητας, η ομάδα κατάφερε να χρησιμοποιήσει τις μετρήσεις ταχύτητας του αερίου για να υπολογίσει άμεσα τη μάζα της μαύρης τρύπας κάτι που δεν είχε επιτευχθεί ποτέ στο παρελθόν.Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μαύρη τρύπα δεν είναι απλώς τεράστια — περίπου 50 εκατομμύρια ηλιακές μάζες — αλλά αποτελεί τουλάχιστον τα δύο τρίτα της συνολικής μάζας του QSO1. Το ποσοστό αυτό είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερο από εκείνο που παρατηρείται σε κοντινούς γαλαξίες όπου οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αποτελούν μόνο ένα μικρό κλάσμα της συνολικής μάζας του γαλαξία τους.

Η επιβεβαίωση και η προέλευση

Οι χάρτες σύνθεσης του αερίου επιβεβαίωσαν αυτά τα αποτελέσματα δείχνοντας ότι το QSO1 αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από υδρογόνο και ήλιο με ελάχιστα βαρύτερα στοιχεία όπως το οξυγόνο που θα αναμένονταν σε έναν γαλαξία πλούσιο σε άστρα και αστρικά κατάλοιπα. Η μεταλλικότητά του είναι μικρότερη από το 0,5% αυτής του Ήλιου γεγονός που το καθιστά ένα από τα πιο «παρθένα» γαλαξιακά περιβάλλοντα που έχουν μετρηθεί ποτέ.«Πρόκειται για ένα εκπληκτικό αποτέλεσμα. Είναι η πρώτη άμεση μέτρηση μάζας μαύρης τρύπας μέσα στο πρώτο δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και συμφωνεί με τις προηγούμενες εκτιμήσεις» λέει ο Μαϊολίνο.Η δυσανάλογα μεγάλη μάζα της μαύρης τρύπας του QSO1 σε σχέση με τον γαλαξία που τη φιλοξενεί υποδηλώνει ότι δεν μπορεί να σχηματίστηκε σταδιακά από πολύ μικρότερες μαύρες τρύπες αστρικής μάζας που συγχωνεύθηκαν και τροφοδοτήθηκαν με ύλη.«Φαίνεται πως βρήκαμε μια μαύρη τρύπα που δεν διαθέτει έναν ουσιαστικό γαλαξία-ξενιστή και η οποία προϋπήρξε των αστρικών διεργασιών. Αυτό είναι πολύ συναρπαστικό, επειδή αποτελεί ένδειξη για αρχέγονες μαύρες τρύπες ή μαύρες τρύπες άμεσης κατάρρευσης, οι οποίες είχαν θεωρηθεί θεωρητικά αλλά δεν είχαν επιβεβαιωθεί» αναφέρει ο ο Τζουντζμπάλις.Είτε η μαύρη τρύπα του QSO1 προήλθε από έναν «βαρύ σπόρο» που σχηματίστηκε μέσα στο πρώτο δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη είτε λίγο αργότερα από την κατάρρευση ενός γιγάντιου νέφους αερίου σχεδόν σίγουρα γεννήθηκε ήδη τεράστια και ίσως βρίσκεται στα πρώτα στάδια δημιουργίας ενός γαλαξία γύρω της.Η ομάδα θεωρεί ότι οι μικρές κόκκινες κουκκίδες όπως το QSO1 δεν ήταν σπάνια στο πρώιμο Σύμπαν και ήδη αναλύει παρόμοια αντικείμενα για να διαπιστώσει αν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες πράγματι προϋπήρχαν των γαλαξιών στους οποίους βρίσκονται σήμερα.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2116467/entopistike-gigantia-mayri-trypa-poy-dimioyrgithike-prin-apo-to-galaxia-tis/