Κοσμικός «χορός θανάτου»: Δύο γιγάντιες μαύρες τρύπες θα συγκρουστούν σε λιγότερο από 100 χρόνια

Αστρονόμοι ανακοίνωσαν ότι εντόπισαν πειστικές ενδείξεις ύπαρξης δύο υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που περιφέρονται στενά η μία γύρω από την άλλη, στο κέντρο ενός μακρινού γαλαξία. Το φαινόμενο αυτό, που αποτελεί την τελική φάση μιας κοσμικής συγχώνευσης, παραμένει εξαιρετικά σπάνιο και δύσκολο να παρατηρηθεί. Οι δύο μαύρες τρύπες, καθεμία πρώην κέντρο του δικού της γαλαξία, φαίνεται να εκπέμπουν δύο δέσμες ακτινοβολίας σε διαφορετικές γωνίες — μια ένδειξη πως συνυπάρχουν στο ίδιο σημείο του διαστήματος.

Οι δύο γιγάντιες μάζες, με μέγεθος αντίστοιχο του ενός δισεκατομμυρίου Ήλιων η καθεμία, φαίνεται να ολοκληρώνουν μία τροχιά κάθε 121 ημέρες. Η κοσμική αυτή «χορογραφία» δεν θα διαρκέσει για πολύ. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, μέσα στα επόμενα 100 χρόνια αναμένεται να συγκρουστούν, προκαλώντας μια ισχυρή έκρηξη βαρυτικών κυμάτων που θα διαταράξει τον χωροχρόνο. Όπως σημειώνει η επικεφαλής της ομάδας, Silke Britzen, από το Ινστιτούτο Ραδιοαστρονομίας Max Planck, η τελική έκρηξη «θα αποτελέσει ένα πραγματικά φανταστικό σήμα βαρυτικών κυμάτων».

Ωστόσο, μέχρι σήμερα καμία υποψήφια περίπτωση δυαδικών μαύρων τρυπών δεν έχει επιβεβαιωθεί οριστικά. Γι’ αυτό και ανεξάρτητοι ειδικοί αντιμετωπίζουν τη νέα ανακάλυψη με προσοχή. Ο αστροφυσικός Zoltan Haiman από το Πανεπιστήμιο Columbia δηλώνει: «Είναι πολύπλοκο, αλλά πράγματι μοιάζει με δύο πίδακες, που θα απαιτούσαν δύο μαύρες τρύπες». Και προσθέτει: «Για να είμαι ειλικρινής, είναι εξαιρετικά περίπλοκο… θα έλεγα ότι παραμένει ακόμη υποψήφιο».

Οι συγχωνεύσεις γαλαξιών και η εξέλιξη των μαύρων τρυπών

Οι συγχωνεύσεις γαλαξιών είναι συχνό φαινόμενο στο σύμπαν. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι και ο Γαλαξίας μας έχει απορροφήσει μικρότερους γείτονες, γεγονός που αποκαλύπτεται από τα ρεύματα αστέρων και τις χημικές διαφορές μεταξύ των άστρων του. Υπολογίζεται επίσης ότι σε περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια θα συγκρουστεί με την Ανδρομέδα, οδηγώντας και τις μαύρες τρύπες των δύο γαλαξιών σε συγχώνευση.

Κατά τη διάρκεια τέτοιων διαδικασιών, οι μαύρες τρύπες συνήθως σχηματίζουν ένα δυαδικό σύστημα, πλησιάζοντας σταδιακά η μία την άλλη μέσα σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Αρχικά χάνουν ενέργεια μέσω τριβής με τα άστρα και τα αέρια, και στη συνέχεια μέσω εκπομπής βαρυτικών κυμάτων, έως ότου ενωθούν σε μία μεγαλύτερη μαύρη τρύπα.

Το σήμα από τον γαλαξία Markarian 501

Η ομάδα της Britzen εντόπισε το νέο σήμα στον γαλαξία Markarian 501, περίπου 500 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, όπως περιγράφεται σε άρθρο που έγινε δεκτό για δημοσίευση στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ο συγκεκριμένος γαλαξίας χαρακτηρίζεται ως «blazar», λόγω της έντονης εκπομπής πίδακων υψηλής ενέργειας που κατευθύνονται προς τη Γη.

Το κέντρο του Markarian 501 απορροφά υλικό με μεγάλη ταχύτητα, ενώ ταυτόχρονα εκπέμπει ραδιοκύματα και ακτινοβολία. Οι ιδιαιτερότητες του σήματος οδήγησαν τους επιστήμονες στην υπόθεση ότι πρόκειται για δυαδικό σύστημα μαύρων τρυπών, κάτι που αποφάσισαν να διερευνήσουν σε βάθος.

Τα δεδομένα και τα επόμενα βήματα

Για να επιβεβαιώσουν την υπόθεση, οι ερευνητές ανέλυσαν 23 χρόνια δεδομένων από το Very Long Baseline Array, ένα δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αρχικά δεν εντόπισαν κίνηση, όμως σε υψηλότερη συχνότητα εμφανίστηκε ένα δεύτερο σήμα, στραμμένο μακριά από τη Γη. «Αυτό δεν ήταν κάτι που περιμέναμε», σχολίασε η Britzen.

Η ομάδα κατέληξε ότι το δεύτερο σήμα αντιστοιχεί σε δεύτερο πίδακα, πιθανότατα από δεύτερη μαύρη τρύπα. Οι παρατηρήσεις έδειξαν επίσης περιοδικές μεταβολές στη φωτεινότητα κάθε 121 ημέρες, ένδειξη της τροχιακής περιόδου του ζεύγους. Ο Daniel D’Orazio από το Space Telescope Science Institute σημειώνει: «Είναι ενδιαφέρον ότι αυτός ο πίδακας φαίνεται να συμπεριφέρεται διαφορετικά από τον άλλο, υποδηλώνοντας διαφορετική προέλευση». Παράλληλα, επισημαίνει πως η ύπαρξη ενός τόσο κοντινού ζεύγους προς συγχώνευση «θα ήταν σχεδόν υπερβολικά καλή για να είναι αληθινή».

Η Britzen εκτιμά ότι η επιβεβαίωση δεν θα αργήσει. Αν το δυαδικό σύστημα βρίσκεται πράγματι κοντά στη συγχώνευση, οι αστρονόμοι θα πρέπει να μπορέσουν να μετρήσουν τη μείωση της τροχιακής περιόδου μέσα στην επόμενη δεκαετία. Επιπλέον, το ζεύγος ενδέχεται ήδη να εκπέμπει βαρυτικά κύματα, τα οποία ίσως ανιχνευθούν μέσω μετρήσεων των παλμών αστέρων τύπου pulsar. «Υπάρχει ελπίδα», καταλήγει η ίδια.