ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ

Ακόμα και στα σχετικά πυκνά σφαιρωτά σμήνη σπάνια ένα αστέρι θα βρεθεί τόσο κοντά στην υποτιθέμενη κεντρική μαύρη τρύπα, ώστε να του αφαιρέσει υλικό. Και δεν έχουμε παρατηρήσει μέχρι τώρα εκσφενδονισμό αστεριού από γαλαξία λόγω της κεντρικής μαύρης τρύπας (να έχει το αστέρι πορεία προς τα έξω και την απαιτούμενη ταχύτητα διαφυγής). Αυτό που παρατηρούμε είναι να αποκτούν αστέρια κοντά στην μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας πολύ έκκεντρες τροχιές, που τελικά θα καταλήξουν σε αυτήν. Το ζήτημα παραμένει ακόμα ανοιχτό. Η πηγή είναι το Sterne und Weltraum, 3-2016.

Έστω και αργοπορημένα, μια φωτογραφία της έκλειψης

Μέχρι τώρα έχουμε ανακαλύψει μαύρες τρύπες αστρικής μάζας από καταρρεύσεις των πυρήνων τεράστιων αστεριών, λίγο μεγαλύτερες από συγχωνεύσεις αστρικών μαύρων τρυπών, 100000 ηλιακών μαζών σε νάνους γαλαξίες και εκατομμυρίων ή δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών, ανάλογα με το μέγεθος των γαλαξιών που τις φιλοξενεί. Μας λείπει το μεσαίο μέγεθος, από 100 ως δεκάδες χιλιάδες ηλιακές μάζες. Τέτοιες μαύρες τρύπες πρέπει να φιλοξενούνται στα σφαιρωτά σμήνη. Αυτά έχουν ως πλεονεκτήματα για την δημιουργία τέτοιων μαύρων τρυπών την πολύ μεγάλη ηλικία τους (πολλές αστρικές μαύρες τρύπες από τα βραχύβια μεγάλα αστέρια), την κοντινή απόσταση μεταξύ των αστεριών (συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών) και την ενδιάμεση μάζα σε ανοιχτά σμήνη, όπου δημιουργούνται οι αστρικές μαύρες τρύπες, και νάνους γαλαξίες. Στα σφαιρωτά σμήνη δεν υπάρχει πλέον πολύ αέριο (έχει καταναλωθεί στην δημιουργία των αστεριών). Έτσι δεν θα μπορούσαμε να εντοπίσουμε έναν δίσκο προσαύξησης γύρω από μια μαύρη τρύπα (από την έντονη εκπομπή ακτίνων Χ). Ακόμα, η μεγάλη πυκνότητα σε αστέρια δυσκολεύει την θέα προς τις εσωτερικές τους περιοχές. Η προσπάθεια των επιστημόνων είναι να μετρήσουν τις ταχύτητες των άστρων στα σφαιρωτά φωτομετρικά (μετακινήσεις σε εικόνες σε βάθος χρόνου) και φασματογραφικά (ερυθρολισθήσεις). Οι ταχύτητες των άστρων είναι σχετικές με την μάζα του σμήνος. Αν διαπιστωθούν στον πυρήνα ενός σφαιρωτού μεγαλύτερες από τις αναμενόμενες αστρικές ταχύτητες, αυτό θα είναι μια ένδειξη της ύπαρξης μιας μαύρης τρύπας που θα επηρεάζει βαρυτικά αυτά τα αστέρια, η μάζα της οποίας θα μπορεί να εκτιμηθεί από αυτές τις ταχύτητες. Όμως αυτές οι μετρήσεις περιέχουν αρκετή αβεβαιότητα (τυχαίες κινήσεις μεμονομένων αστεριών, βαριά σώματα όπως αστέρες νετρονίων κ.α. μπορούν να επηρεάσουν το αποτέλεσμα). Με τα νέα μεγάλα τηλεσκόπια αισιοδοξούμε να έχουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα.

Ξέρουμε ότι τα αστέρια με μάζα σαν του ηλίου μας και μέχρι 8 ηλιακές μάζες θα καταλήξουν σε λευκούς νάνους, σώματα με μάζα μέχρι 1,4 ηλιακές και μέγεθος μόλις όσο η Γη μας. Σε αυτά τα 1 εκατομμύρια φορές πυκνότερα από τον ήλιο μας εξωτικά σώματα η ύλη είναι κυρίως εκφυλισμένη. Τώρα προκύπτει το συμπέρασμα ότι οι λευκοί νάνοι πολλές φορές καταστρέφουν τους πλανήτες και τους αστεροειδείς τους. Όταν το αστέρι φουσκώσει σε ερυθρό γίγαντα, πριν γίνει λευκός νάνος, διαταράσσει τις τροχιές των πλανητών. Οι πλανήτες αντιμετωπίζουν την τριβή των εξωτερικών στρωμάτων του ερυθρού γίγαντα, τα οποία φτάνουν τις τροχιές κάποιων από αυτούς. Οι τροχιές των πλανητών γίνονται πιο ελλειπτικές. Όταν πλησιάζουν πολύ το αστρικό πτώμα διαμελίζονται από τις παλιρροϊκές δυνάμεις. Το παραπάνω συμπέρασμα προκύπτει από την παρατήρηση, στο υπέρυθρο, θραυσμάτων με σκόνη γύρω από λευκούς νάνους και από βαρέα στοιχεία στα φάσματά τους. Η άμεση απόδειξη ήρθε από την ομάδα του Andrew Vanderburg, Havard. Με το τηλεσκόπιο Kepler και επίγεια τηλεσκόπια εντόπισε αυτά τα θραύσματα γύρω από τον WD1145+ 017, 570 έτη φωτός μακριά. Διαπιστώθηκε η αυξομείωση του φωτός του λευκού νάνου κάθε 4,5- 4,9 ώρες. Αυτό σημαίνει ότι ο λευκός νάνος έχει σε στενές τροχιές γύρω του πολλά μικρά σώματα (φαίνεται από την σχετική καμπύλη, η μη συμμετρία αποκλείει ένα σφαιρικό σώμα όπως ένας πλανήτης).

Φωτογραφίες της ολικότητας έχουν τα μέλη της παρέας μας στην Ινδονησία. Γυρίζουν σήμερα στην Ελλάδα, άρα θα τις δείτε σύντομα.

Είμαι από τους λίγους τυχερούς που απόλαυσαν την ολικότητα στο Ternate. Είχαμε ελαφριά συννεφιά, που μας στέρησε λίγο από το στέμμα, αλλά η τεράστια προεξοχή στην χρωμόσφαιρα (ώρα 8 στον ηλιακό δίσκο), πάνω από την περιοχή των χαντρών του Bailey μας αποζημείωσε με το παραπάνω. Το θέαμα με τα κυάλια ήταν εκπληκτικό. Οι ντόπιοι είχαν στριμωχτεί γύρω μας και ήθελαν όλοι να φωτογραφηθούν μαζί μας. Ο καιρός ήταν πολύ ζεστός και υγρός. Ο ήλιος ανέβαινε κατακόρυφα, αφού ήμασταν σχεδόν στον ισημερινό. Πρώτη φορά μετά το Καστελόριζο είδα έκλειψη κάπου με πολύ κόσμο, αλλά ήταν όλοι οι ντόπιοι χαμογελαστοί και χαρούμενοι που μας είχαν κοντά τους, που το χάρηκα πολύ.

Η σουπερνόβα Refsdal είναι μια συνηθισμένη τύπου ΙΙ από έναν γαλαξία που το φως του μας έρχεται από τα 9 δις έτη φωτός, με την διαφορά ότι η εικόνα της ενισχύεται και πολλαπλασιάζεται από ένα γαλαξιακό σμήνος που το φως του μας έρχεται από 5 δις έτη φωτός. Μάλιστα η ευθυγράμμιση του γαλαξία με το σμήνος και εμάς είναι τόσο καλή, ώστε να έχουμε ένα σταυρό του Αινστάιν (τετραπλή απεικόνιση του γαλαξία με μεγάλη συμμετρία). Η πρώτη λάμψη της σουπερνόβα σε ένα από τα 4 είδωλα παρουσιάστηκε το 1995, χωρίς να παρατηρηθεί. Μια ομάδα του Tommaso Treu από το University of California υπολόγισε ότι το αργότερο το πρώτο τρίμηνο του 2016 πρέπει να φανεί η σουπερνόβα σε 2 άλλα είδωλα, εκτός του σαυρού. Πρέπει να εμφανιστεί 1/3 αμυδρότερη από τα 4 είδωλα που παρατηρήθηκαν τον Νοέμβριο του 2015. Τελικά η ομάδα του Patrick Kelly από το ίδιο πανεπιστήμιο ανακάλυψε ένα τέτοιο είδωλο στις 10 Δεκεμβρίου 2015. Αντίθετα, λήψεις στις 30 Οκτωβρίου δεν έδειξαν κάτι ανάλογο. Η σουπερνόβα αυτής τη ημερομηνίας είναι σύμφωνη με την Refsdal (από τον ομώνυμο αστρονόμο που προέβλεψε τις πολλαπλές απεικονίσεις σουπερνόβα μέσω βαρυτικών φακών) σε χρονική στιγμή, θέση και λαμπρότητα. Μένει η φασματοσκοπική επιβεβαίωση. Το γαλαξιακό σμήνος λειτουργεί ως βαρυτικός φακός, παρεκτρέποντας το φως της σουπερνόβα, με αποτέλεσμα να υπάρχει χρονική καθυστέρηση ανάμεσα στα διαφορετικά είδωλα. Ανάλογα την διαδρομή του φωτός εμφανίζεται κάποιο είδωλο πρώτο. Η μεγάλη βαρύτητα του σμήνος επίσης επιβραδύνει το φως (καθυστέρηση Saphiro), έτσι δεν σημαίνει ότι το φως από το είδωλο που έφτασε πρώτο κινήθηκε πιο ευθύγραμμα, δηλαδή με μικρότερη διαδρομή. Αν μπορέσουμε να έχουμε μεγαλύτερη ακρίβεια στην μέτρηση των αποστάσεων, στην περίπτωσή μας του γαλαξία και του βαρυτικού φακού, θα μπορέσουμε με το φαινόμενο Refsdal να μετρήσουμε κοσμολογικές παραμέτρους όπως η σταθερά του Hubble.

Με την βοήθεια αρχείων από το τηλεσκόπιο Hubble ερευνητές ανακάλυψαν τεράστια αστέρια να έσβησαν χωρίς έκρηξη σούπερνοβα, τις λεγόμενες Unnova. Αυτά τα αστέρια καταρρέουν σε μαύρη τρύπα. Η πίεση των νετρίνων που δημιουργούνται κατά την κατάρρευση του αστρικού πυρήνα από σίδηρο, δεν μπορεί να <αποκρούσει> την ύλη που ακολουθεί τον αστρικό πυρήνα (η πίεση του ασύλληπτου αριθμού νετρίνων, που δημιουργούνται από την κατάρρευση των ηλεκτρονίων στους πυρήνες σιδήρου, κάνει το εξωτερικό του πυρήνα αστρικό υλικό να αναπηδά, δημιουργώντας έτσι την έκρηξη σουπερνόβα). Ακόμα περισσότερο περιπλέκει τα πράγματα το γεγονός ότι βρίσκουμε πολλούς αστέρες νετρονίων 1,4 ηλιακών μαζών και μαύρες τρύπες 5 ηλιακών μαζών και πάνω. Οι ερευνητές έψαξαν για μεγάλα αστέρια (υπεργίγαντες) που σε μεταγενέστερες φωτογραφίες φαίνεται να έσβησαν. Να σημειώσουμε ότι μέχρι τώρα δεν έχει βρεθεί καμία σουπερνόβα να προέρχεται από υπεργίγαντα με πάνω από 16,5 ηλιακές μάζες, στις λίγες περιπτώσεις που έχουμε εικόνα του αστεριού πριν την έκρηξη. Οι γαλαξίες που έψαξαν είναι σε απόσταση μεταξύ 32 και 91 εκ. έτη φωτός, ώστε να χωράνε ολόκληροι στο πεδίο του Hubble και να αναλύονται τα μεγάλα αστέρια, και να τους έχει φωτογραφίσει τουλάχιστον 3 φορές, με το αντικείμενο να φαίνεται στις 2 λήψεις πριν την εξαφάνισή του. Έτσι δεν μπορεί να έχει εκραγεί ως σουπερνόβα. Τελικά βρέθηκε μια περίπτωση Unnova και άλλη μία από το τηλεσκόπιο Large Binocular Telescope. Οι 2 αυτές περιπτώσεις είναι μόνο η αρχή για την επιβεβαίωση της θεωρίας. (Thomas Reynolds, Cambridge)

Η χτεσινή ομιλία του Κυρίου Αποστολάτου ήταν εξαιρετική. Μεταξύ άλλων μας ξεκαθάρισε ότι δεν επηρεάζεται το μήκος κύματος του λέιζερ των ανιχνευτών από τα βαρυτικά κύματα. Αυτό που έχω απορία είναι αν τα βαρυτικά κύματα έχουν ένα είδος ερυθρολίσθησης, δηλαδή αν μεγαλώνει το μήκος κύματός τους λόγω της συμπαντικής διαστολής. Η βαρύτητα είναι ιδιότητα του χωροχρόνου, άρα αν μεταβάλεται ο χώρος (διαστολή του σύμπαντος) ίσως επηρεάζονται και αυτά. Από την άλλη, αν κινούνται με την ταχύτητα του φωτός στο κενό, ταχύτητα που δεν φτάνει ούτε το ίδιο το φως επειδή δεν υπάρχει πραγματικό κενό στο σύμπαν, ίσως να μην επηρεάζονται από την συμπαντική διαστολή. Να θέσω ένα παράδειγμα, υπάρχουν περιοχές στο σύμπαν από τις οποίες δεν μπορούμε να λάβουμε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, επειδή βρίσκονται έξω από τον κώνο φωτός μας, δηλαδή η διαστολή του σύμπαντος στην απόσταση που βρίσκονται αυτές οι περιοχές ξεπερνάει την ταχύτητα του φωτός. Μπορούμε να περιμένουμε βαρυτικά κύματα από μια τέτοια περιοχή (για παράδειγμα, από έναν γαλαξία που με την διαστολή του σύμπαντος βρίσκεται 20 δις έτη φωτός μακριά μας)?

Μετά την χτεσινή ομιλία του φίλου μου Θανάση Ευαγγελόπουλο στην συνάντηση του ΣΕΑ με θέμα τα βαρυτικά κύματα, κατανόησα μερικά σημαντικά σημεία του θέματος. Μάλλον η συγχώνευση των 2 οριζόντων γεγονότων πρέπει να συνέβη πριν αρκετό καιρό, με αποτέλεσμα παρά το ότι πρόκειται για πολύ δυναμικό γεγονός, να μην παρατηρήθηκε τίποτα. Τα βαρυτικά κύματα πρέπει να εκπέμπονται στον ορίζοντα γεγονότων (όχι έξω από αυτόν, όπου συσσωρεύεται η ύλη) και όχι στην μοναδικότητα στο κέντρο της μαύρης τρύπας, όπου δεν έχει νόημα να μιλάμε για χώρο ή χρόνο και την στρέβλωση του. Αν πράγματι εκπέμπονται στον ορίζοντα, ίσως μας δίνουν πληροφορίες για το μέγεθος του ορίζοντα, άρα και τη μάζα της μαύρης τρύπας. Ακόμα, τα βαρυτικά κύματα μπορούν να παρουσιάσουν συμβολή όπως όλα τα κύματα. Δεν αφήνουν σημάδια στην ύλη που διαπερνούν, έτσι αντίθετα με την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου, που εκφράζει τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας της ύλης λόγω της αλληλεπίδρασης με την ακτινοβολία, δεν υπάρχει ανάλογο υπόβαθρο βαρυτικών κυμάτων. Ελπίζω τα συμπεράσματά μου να είναι σε σωστή κατεύθυνση.

Τελικά λέμε το ίδιο. Εγώ αναφέρωμαι στις έμμεσες μετρήσεις έξω από τον ορίζοντα γεγονότων. Αυτή ακριβώς είναι η μεγάλη αξία της ανίχνευσης των βαρυτικών κυμάτων, να δούμε γεγονότα που είναι αόρατα στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Με αποκορύφωμα την εποχή αμέσως μετά την μεγάλη έκρηξη μέχρι τον επαναιονισμό.

Bellatrix, δεν βοηθάει να λες <τα έχεις μπερδέψει λίγο>, δεν γράφω για πανελλήνιες, όχι πια στην ηλικία μου! Αν υπάρχει κάτι συγκεκριμένο που σου φαίνεται λάθος, βοηθάει εμένα και την συζήτηση να το επισημάνεις. Ξέρω ότι έθεσα πολλά θέματα ταυτόχρονα, αλλά δεν θέλω να επεκταθώ πολύ γιατί τα μεγάλα κείμενα κουράζουν. Απλά θέλω να τονίσω ότι η τελική και αναμφισβήτητη επιβεβαίωση στην αστρονομία έρχεται πολλές φορές με ανεξάρτητη μέτρηση του ίδιου φαινομένου. Για παράδειγμα, η μέτρηση αποστάσεων επαληθεύεται πολύ καλά με μια δεύτερη ανεξάρτητη, με άλλη μέθοδο, μέτρηση. Μετρήσεις διαφορετικής μεθόδου κατέρριψαν την προηγούμενη (έμμεση) ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων. Έτσι, αν το φαινόμενο της συγχώνευσης των μαύρων τρυπών αφήνει και κάποιο άλλο μετρήσιμο ίχνος, θα ήταν ότι καλύτερο. Να επισημάνω ότι η συζήτηση που συμμετέχουμε είναι πολύ διαφωτιστική, και με βοήθησε να μάθω πολλά για το θέμα. Για μένα είναι ένα χαρακτηριστικό δείγμα της δυναμικής του αστροβοξ.

Το διάβασα και εγώ, πρόκειται για μαύρες τρύπες στα όρια της μάζας (ή και έξω από αυτά) των αστρικών πτωμάτων τεράστιων αστεριών (πρώνη αστικών πυρήνων), και την τελική συγχώνευσή τους. Αυτά τα αστέρια είναι συνήθως διπλά, έτσι δεν αποτελεί έκπληξη η συγχώνευσή τους. Ισως η μεγάλη μάζα τους (αδράνεια) διατήρησε το σύστημα μετά τις 2 εκρήξεις σουπερνόβα που υπέστη. Η επιβεβαιώνεται η θεωρία ότι δεν σημειώνεται έκρηξη σουπερνόβα στα πολύ τεράστια αστέρια. Μπορεί να αύξησαν την μάζα τους συσσωρεύοντας ύλη από τα εξωτερικά στρώματα των ¨2 πρώην αστεριών, που είχαν διαφύγει αρχικά λόγω των ισχυρότατων αστρικών ανέμων. Οι εκρήξεις ακτίνων γ ανιχνεύονται και από τέτοιες αποστάσεις. Θα ήταν ωραίο μια τέτοια έκρηξη, που θεωρείται το πιο βίαιο γεγονός στο σύμπαν, να είναι το afterglow της εκπομπής βαρυτικών κυμάτων. Η θεωρητική πηγή ακτίνων γ σε αυτήν την περίπτωση δεν είναι μέσα στις 2 μαύρες τρύπες ή στην νέα μεγαλύτερη που δημιουργήθηκε, αλλά στον ορίζοντα γεγονότων (για αυτό και λέγεται μαύρη τρύπα), από το υλικό που συσσωρεύεται γύρω από αυτόν. Και έχουμε μετρήσει σε μερικές περιπτώσεις (ιδίως από την μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας, ή την πηγή X-Cycnus X-1) ακτινοβολία από τον ορίζοντα γεγονότων. Ισως να μοιάζει και με ένα μικρό κβάζαρ με πίδακες, αν αναλογιστούμε ότι οι δίσκοι προσαύξησης στους ορίζοντες γεγονότων πρέπει να συγχωνευτούν. Θα ήταν άλλη μια πηγή ακτινοβολίας, από τα σχετικιστικά ραδιοκύματα ως τις ακτίνες Χ που θα παράγονταν με την αλληλεπίδραση των πιδάκων με το γύρω νεφέλωμα (τόσο μεγάλα αστέρια πεθαίνουν πολύ γρήγορα, και συνήθως βρίσκονται ακόμα μέσα σε ευρύτερες περιοχές αστρογέννησης). Πάντως η επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων είναι εκπληκτική, και το χρονικό σημείο πολύ σημαντικό, μιας και ετοιμάζεται ο δοκιμαστικός δορυφόρος ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων, που θα ανοίξει τον δρόμο για τους συμβολομετρικούς δορυφόρους ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων LISA.

Σκέφτομαι κάτι διαφορετικό. Τα βαρυτικά κύματα μεταδίδονται με την ταχύτητα του φωτός στο κενό. Άρα προηγούνται της όποιας ακτινοβολίας από το γεγονός που τα προκάλεσε. Η ακτινοβολία που θα εκπέμψει αυτή η περιοχή κατά το γεγονός της εκπομπής βαρυτικών κυμάτων θα έχει μια χρονική καθυστέρηση, λόγω αλληλεπιδράσεων με την ύλη στην περιοχή της συγχώνευσης των μαύρων τρυπών και με την μεσοαστρική και μεσογαλαξιακή ύλη (ποτέ δεν φτάνει την ταχύτητα του φωτός στο κενό). Σε τόση μεγάλη απόσταση αυτή η καθυστέρηση πρέπει να είναι μετρήσιμη. Μπορεί να επαληθευτεί η ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων από ένα , μια λάμψη με χρονική καθυστέρηση (μάλλον στις ακτίνες γ, ίσως ως GRB, gamma ray burst). Αν το σήμα προέρχεται από την έναρξη της διαδικασίας της συγχώνευσης των μαύρων τρυπών, θα ακολουθήσουν και άλλα από την ίδια πηγή? Έχουμε παρατηρήσει μαύρες τρύπες να περιφέρονται αρκετά ασύμμετρα γύρω από το κοινό κέντρο βάρους τους, μιας και δεν έχουν ίδια μάζα (πρόκειται για κεντρικές μαύρες τρύπες γαλαξιών που συγχωνεύτηκαν). Μπορεί η εκπομπή να προέρχεται από την φάση που πλησιάζουν οι μαύρες τρύπες και να επαναλαμβάνεται σε κάθε περι- ... μαυρότρυπο (όπως λέμε περίαστρο)? Αν το σήμα προέρχεται από την τελική φάση της συγχώνευσης, τότε ήταν ένα και μοναδικό, αλλά θα είχαμε και GRB.

Αυτό το ποσοστό βγαίνει λίγο έμμεσα. Δεν σημαίνει ότι τα 7 από τα 10 αστέρια που παρατηρούμε είναι κόκκινοι νάνοι. Είναι πολύ αμυδροί, άρα ανιχνεύονται δύσκολα. Πιστεύουμε ότι υπάρχουν τόσοι πολλοί, επειδή 1) Ζουν για... πάντα (τρις ετη), άρα όσοι δημιουργήθηκαν από την αρχή του σύμπαντος υπάρχουν ακόμα. 2) Σήμερα γεννιούνται πολύ περισσότερα μικρά από μεγάλα αστέρια. Αυτό συμβαίνει επειδή η πρώτη ύλη δημιουργίας τους (μοριακά νεφελώματα) είναι πιο πλούσια σε βαρύτερα στοιχεία από παλαιότερες εποχές του σύμπαντος, κάτι που δυσκολεύει την κατάρρευση μεγάλων τμημάτων των νεφελωμάτων. Τα μικρά τμήματα των νεφελωμάτων (θραύσματα) μας δίνουν και μικρά αστέρια. Υπολογίζουμε ότι η μέση μάζα των τμημάτων που καταρρέουν είναι μισή ηλιακή μάζα. Ένα ακόμα χαρακτηριστικό των κόκκινων νάνων είναι ότι συνήθως είναι μονά, ενώ τα μεγάλα αστέρια είναι συνήθως διπλά. Ετσι εξελίσσονται αργά χωρίς αλληλεπίδραση με συνοδό αστέρα, που θα μπορούσε να επιταχύνει την αστρική τους εξέλιξη.

Στους γαλαξίες μετράμε και την ερυθρολίσθηση, δηλαδή αν μας πλησιάζουν ή απομακρύνονται από εμάς, και πόσο γρήγορα. Υπάρχει μια περίπτωση, στους βαρυτικούς φακούς, που βλέπουμε το ίδιο αντικείμενο σε διαφορετικούς χρόνους.

Μπραβο Αντώνη, η διεθνής αναγνώριση και τα θερμά συγχαρητήρια τόσων φίλων είναι η καλύτερη επιβράβευση.

Τέτοια φαινόμενα, όπως η συγχώνευση 2 μαύρων τρυπών σε μακρινό γαλαξία, δεν είναι παρατηρήσιμα, λόγω σπανιότητας και μεγάλης χρονικής διάρκειας. Ισως κάποια στιγμή μετρήσουμε ακτινοβολία γ και σχετικιστική ακτινοβολία που να σχετίζεται με τέτοιο φαινόμενο, δηλαδή το παρατηρήσουμε έμμεσα. Ισως να μπορούμε να ανιχνεύσουμε σχετικά βαρυτικά κύματα. Η θεωρία πάντως προβλέπει την συγχώνευση των 2 μ. τρυπών.

Το Κβαζαρ PCG 1302-102 βρίσκεται στην Παρθένο και απέχει 3,5 δις έτη. Πρόκειται για έναν ενεργό ελλειπτικό γαλαξία, με 2 μαύρες τρύπες να περιφέρονται η μια γύρω από την άλλη σε απόσταση 0,06-0,22 έτη φωτός. Οι 2 μαύρες τρύπες κινούνται μέσα από έναν δίσκο σκόνης και αερίων, με αποτέλεσμα να συσσωρεύουν πολύ ύλη. Αυτή δεν πέφτει κατευθείαν στις μαύρες τρύπες, λόγω της διατήρησης στροφορμής της, αλλά συσσωρεύεται σε δίσκους συσσώρευσης. Το υλικό εκεί θερμαίνεται πάρα πολύ, με αποτέλεσμα να εκπέμπει ακτινοβολία μεγάλης ενέργειας. Η πιο λαμπρή από τις 2 μαύρες τρύπες (λόγω του δίσκου συσσώρευσης) είναι η μικρότερη και κινείται με 20000 km/s γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους, σχεδόν με το 7% της ταχύτητας του φωτός! Η μικρότερης μάζας μ. τρύπα κινείται πιο κοντά στην πυκνότερη από ύλη περιοχή και έτσι συσσωρεύει περισσότερη ύλη, για αυτό λάμπει και περισσότερο. Λόγω μεγάλης ταχύτητας της μ. τρύπας είναι έντονο το φαινόμενο ντοπλερ, ανάλογα το αν κινείται προς εμάς η απομακρύνεται. Το φως από την μ. τρύπα ενισχύεται από σχετικιστικά φαινόμενα. Στο ορατό το σύστημα εμφανίζει μεταβλητότητα. Αν αυτή οφείλεται σε σχετικιστικά φαινόμενα, πρέπει να εμφανίζεται στο υπεριώδες δυόμιση φορές ενισχυμένη. Αυτό πράγματι το επιβεβαίωσαν οι μετρήσεις του Galex και του Hubble. Στα επόμενα εκατομμύρια έτη αναμένεται να συγχωνευτούν οι δύο μαύρες τρύπες.

Η επισκόπηση Dark Energy Survey (DES),που έχει ως στόχο την μελέτη της προέλευσης και κατανομής της σκοτεινής ενέργειας, ανακάλυψε πλήθος υποψήφιων ακραία αμυδρών νάνων γαλαξιών (ultra- faint dwarf galaxies)κοντά στον Γαλαξία μας. Αυτά τα αντικείμενα έχουν διάμετρο ανάμεσα σε 55 και 590 έτη φωτός και βρίσκονται σε απόσταση 80000- 700000 έτη φωτός από εμάς. Τα μικρότερα από αυτά περιέχουν μόλις 500 αστέρια, πλήθος που παραπέμπει σε ανοιχτό σμήνος. Το μέγιστο της λαμπρότητάς τους φτάνει μόλις το 1 δισεκατομμυριοστό αυτής του Γαλαξία μας. Από τα φάσματά τους είδαμε ότι περιέχουν πολύ περισσότερη ύλη από την ορατή- κάτι που σημαίνει ότι περιβάλλονται από πολύ σκοτεινή ύλη. Βρίσκονται κοντά στα Μαγγελανικά νέφη, κάτι που μας κάνει να πιστεύουμε ότι πρόκειται για δορυφόρους των 2 αυτών δορυφόρων γαλαξιών, που είναι σύμφωνο με την θεωρία της κατανομής της σκοτεινής ύλης.

Στον νότιο αστερισμό διαβήτης βρίσκεται η πηγή ακτίνων Χ Circinus X-1. Πρόκειται για ένα στενό διπλό σύστημα, με έναν αστέρα νετρονίων να περιφέρεται γύρω από ένα κανονικό αστέρι. Αυτό το σύστημα παρουσιάζει ισχυρά ξεσπάσματα ακτινοβολίας Χ, με το τελευταίο να παρατηρήθηκε το 2013. 4 μήνες μετά το τελευταίο ξέσπασμα παρατηρήσαμε ότι δημιουργήθηκαν δακτύλιοι γύρω από το σύστημα (στις ακτίνες Χ). Αυτοί οι δακτύλιοι είναι μια ηχώ από ένα πλούσιο σε σκόνη νέφος, που αντανακλάει τις ακτίνες Χ. Με την χρήση ραδιοτηλεσκόπιου μετρήθηκε η απόσταση αυτού του νέφους σκόνης. Να σημειώσουμε ότι η ηχώ αυτή είχε 1-3 μήνες καθυστερημένη άφιξη σε εμάς, σε σχέση με την άμεση εκπομπή ακτίνων Χ από το σχετικό ξέσπασμα. Τα παραπάνω δεδομένα μας βοήθησαν να εκτιμήσουμε την απόσταση της πηγής στα 30700 έτη φωτός. Αυτό σημαίνει ότι στις προηγούμενες μετρήσεις, που τοποθετούσαν την πηγή πιο κοντά μας, υποτιμήθηκε η λαμπρότητά της. ΄ The astrophysical Journal 806

Χονδρικά, σε ένα Κβαζαρ (χαρακτηριστική κατηγορία γαλαξιών με ενεργό κέντρο (AGN)), ο υπέρ- λαμπρός αυτός γαλαξιακός πυρήνας επισκιάζει την λάμψη όλου του υπόλοιπου γαλαξία. Αυτό συμβαίνει όταν συσσωρεύεται πολύ ύλη στην κεντρική μαύρη τρύπα. Σε κάποια φάση της γαλαξιακής εξέλιξης μεταναστεύει υλικό από τον δίσκο στο εσωτερικό του γαλαξία. Τότε κυριαρχεί στον γαλαξία ο ενεργός πυρήνας, που παρουσιάζει τεράστιους πίδακες εκροής. Αυτή η φάση ατονεί κάποια στιγμή, έτσι <ξαναηρεμεί> το κέντρο του γαλαξία. Φυσικά η μαύρη τρύπα συσσωρεύει πάντα υλικό, αλλά ο βαθμός της συσσώρευσης δεν είναι συνέχεια ο ίδιος, εξαρτάται απο την διαθέσιμη ύλη στην κεντρική περιοχή του γαλαξία. Στον γαλαξία που αναφερόμαστε, η μαύρη τρύπα δεν τρέφεται πλέον αρκετά, ώστε να διατηρήσει ο γαλαξίας AGN (ενεργό γαλαξιακό πυρήνα).

Ανοιχτά σμήνη Ενώ γνωρίζουμε τη ύπαρξη 3000 ανοιχτών σμηνών στον γαλαξία μας, η ανάλυση των δεδομένων των παρατηρήσεων μας επιτρέπει να γνωρίζουμε κάποια στοιχεία (ηλικία, απόσταση και διάμετρο) για μόλις 1250 από αυτά. Μας βοηθάνε εδώ πολύ οι ισόχρονες, δηλαδή τα σημεία αποκοπής κάθε σμήνος από την κύρια ακολουθία του διαγράμματος H/R, που μας δείχνουν την ηλικία του σμήνος (όλα τα αστέρια ενός ανοιχτού σμήνους έχουν περίπου την ίδια ηλικία). Ένα πρόβλημα, πέρα από την απορρόφηση του αστικού φωτός από την σκόνη, μιας και τα ανοιχτά σμήνη βρίσκονται στον <σκονισμένο> δίσκο του Γαλαξία μας, είναι η μεγάλη διασπορά των αστεριών με την πάροδο του χρόνου. Έτσι στις Υάδες παρατηρούμε, μέσω των κινήσεων και των ταχυτήτων των αστέρων, να έχουν βαρυτική σύνδεση μόλις το 1/3 από τα αστέρια που αρχικά σχημάτισαν το σμήνος. Ενώ η απόσταση του κέντρου του σμήνος των Υάδων απέχει 150 έτη φωτός από εμάς, στα 650 εκατομμύρια ζωής του σμήνος μερικά αστέρια του έφτασαν να βρίσκονται 100 έτη φωτός μακριά από το σμήνος! Ένα σημαντικό συμπέρασμα από τη μελέτη των ανοιχτών σμηνών είναι η τιμή της αρχικής λειτουργίας της μάζας, δηλαδή πόσα αστέρια συγκεκριμένης μάζας δημιουργούνται από ένα μοριακό νέφος που παρουσιάζει αστρογέννηση (initial mass function). Έτσι γνωρίζουμε ότι δημιουργούνται ελάχιστα μεγάλα αστέρια, σε σχέση με τα μικρά, κάτι που εξαρτάται πολύ από την μεταλλικότητα του νέφους και τις φυσικές συνθήκες του.

Οι υπερμεγέθης μαύρες τρύπες στα κέντρα ορισμένων γαλαξιών, εκατομμυρίων ως και δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών, αποτελούν μόλις το 0,2- 0,5 της συνολικής μάζας του γαλαξία τους. Όμως στον CID-947, με z= 3,33, η μαύρη τρύπα (7 δις ηλιακών μαζών) αποτελεί το 10% της συνολικής μάζας του γαλαξία. Η μεγάλη του ερυθρολίσθηση μας δείχνει ότι πρόκειται για νεαρό γαλαξία, όταν το σύμπαν είχε ηλικία μόλις 2 δις έτη. Έτσι, ενώ μέχρι τώρα πιστεύαμε ότι οι κεντρικές μαύρες τρύπες μεγαλώνουν μαζί με τον γαλαξία τους, σε αυτήν την περίπτωση πρώτα η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα έφτασε στην μέγιστη μάζα της, και ο γαλαξίας <κτίζεται> ακόμα γύρω της. Να σημειώσουμε ότι φασματοσκοπικά παρατηρούμε έντονη αστρογέννηση στον γαλαξία. Η μαύρη τρύπα δεν φαίνεται να συσσωρεύει πλέον σημαντικές ποσότητες ύλης (ο γαλαξίας δεν παρουσιάζει ενεργό πυρήνα), όπως έκανε με μεγάλη ένταση μέχρι τότε. Αυτό μας δείχνει ότι η αναλογία της μάζας της κεντρικής μαύρης τρύπας με τη συνολική του γαλαξία θα αποκατασταθεί, αφού εκτιμάται η συνολική μάζα του γαλαξία να φτάσει το 1 τρις ηλιακές. Trakhtenbrot, EHT Zuerich.

Το υλικό από έναν περιαστρικό δίσκο προσαύξησης καταναλώνεται με δυο τρόπους. Από ένα μέρος του θα δημιουργηθούν οι πλανήτες, και το υπόλοιπο θα αυξήσει την μάζα του αστεριού, πέφτοντας αργά σε αυτό. Η προσαύξηση στα πρωτοαστέρια είναι πολύ αποτελεσματική, κάτι που δεν έχει ακόμα κατανοηθεί πλήρως. Το μυστικό στην κατανόηση της λειτουργίας του δίσκου προσαύξησης είναι να βρούμε τι κινεί το υλικό του προς τα μέσα. Ενας πιθανός μηχανισμός είναι το ιξώδες μέσα στον δίσκο. Τα σωματίδια που βρίσκονται πιο κοντά στο αστέρι, μέσα στον δίσκο, κινούνται πιο γρήγορα από τα εξωτερικά σωματίδια. Αυτή η διαφορά ταχύτητας δημιουργεί τριβή, με συνέπεια την επιβράδυνση των εσωτερικών σωματιδίων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα εσωτερικά σωματίδια να μεταβαίνουν σε πιο εσωτερικές τροχιές γύρω από το αστέρι. Αυτό το ιξώδες επιδράει σε όλα τα επίπεδα του δίσκου και επιτρέπει να πέσει ένα μέρος της ύλης του δίσκου στο αστέρι. Το πρόβλημα είναι ότι η θερμοκρασία και η πυκνότητα του υλικού δεν δικαιολογεί τέτοιο ιξώδες, που να αντιστοιχεί στους ρυθμούς προσαύξησης που παρατηρούμε. Ο μηχανισμός αστάθειας μαγνητικών περιστροφών (magneto rotations- instability, MRI) μας λέει ότι αν υπάρχουν μαγνητικά πεδία στον δίσκο, αυτά ενώνουν τις διάφορες περιοχές του. Αν και οι θερμοκρασίες στον δίσκο είναι χαμηλές σε σχέση με αυτές στα αστέρια, αρκούν ώστε να δημιουργηθούν ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιόντα, ακόμη και από την ακτινοβολία του άστρου. Οι κινήσεις τους καθορίζονται από τα μαγνητικά πεδία. Τα πεδία αυτά συγκρατούν τα ιόντα <δεμένα> μεταξύ τους, με αποτέλεσμα τα εξωτερικά στον δίσκο ιόντα να αποκτούν όμοιες ταχύτητες με τα εσωτερικά, τα οποία επιβραδύνονται ανάλογα από το πεδίο. Αυτός ο μηχανισμός είναι πιο αποτελεσματικός για τους ρυθμούς προσαύξησης που παρατηρούμε στα πρωτοαστέρια. Η ύπαρξη των μαγνητικών πεδίων στους δίσκους ανιχνεύεται χάρη στους κόκκους σκόνης. Αυτοί ευθυγραμμίζονται με το μαγνητικό πεδίο, αυξάνοντας την πολικότητα του φωτός που εκπέμπουν, όπως παρατηρήθηκε στο νεαρό αστέρι HL Tauri. Πηγη Nature514