Μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να αλλάξει όσα ξέρουμε για τη γέννηση και την εξέλιξη των μαύρων τρυπών έκαναν Κινέζοι αστρονόμοι. Όπως υποστηρίζουν σε νέα μελέτη τους, εντόπισαν το πρώτο γνωστό τριπλό σύστημα μαύρων τρυπών στο Σύμπαν, μια κοσμική χορογραφία που όχι μόνο παρατηρήθηκε αλλά και έφτασε στο τέλος της.
Η ιστορία ξεκινά το 2019, όταν το Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) στις ΗΠΑ ανίχνευσε αμυδρές κυματώσεις στον χωροχρόνο. Οι κυματώσεις αυτές, γνωστές ως βαρυτικά κύματα, προέρχονταν από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών σε απόσταση περίπου 544 έως 912 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Το γεγονός, που πήρε την κωδική ονομασία GW190814, τράβηξε αμέσως την προσοχή των επιστημόνων, όχι μόνο για την απόστασή του αλλά κυρίως για την ασυνήθιστη φύση του ζευγαριού.
Συγκεκριμένα, οι δύο μαύρες τρύπες που ενώθηκαν είχαν εντελώς διαφορετικά μεγέθη: η μία ζύγιζε 23 ηλιακές μάζες και η άλλη μόλις 2,6. Τέτοια «ανισοβαρή» ζευγάρια είναι εξαιρετικά σπάνια, καθώς οι μαύρες τρύπες που συγκρούονται συνήθως έχουν παρόμοιο μέγεθος ώστε να επιτευχθεί η απαραίτητη βαρυτική ισορροπία. Γι’ αυτό και το GW190814 χαρακτηρίστηκε από τους ειδικούς ως το πιο «ανισόρροπο» ζευγάρι που έχει εντοπιστεί ποτέ με βαρυτικά κύματα.
Επιστήμονες προβληματίστηκαν ιδιαίτερα για τη μικρότερη από τις δύο, η οποία βρισκόταν οριακά πάνω από το κατώφλι που διαχωρίζει τα άστρα νετρονίων από τις μαύρες τρύπες. Πώς μπόρεσε να ενωθεί με μια τόσο μεγαλύτερη μαύρη τρύπα;
Η απάντηση φαίνεται να βρίσκεται σε έναν τρίτο, κρυμμένο «χορευτή» αυτού του κοσμικού βαλς. Στη μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 21 Ιουλίου στο περιοδικό The Astrophysical Journal Letters, οι Κινέζοι ερευνητές προτείνουν ότι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα βρισκόταν στο υπόβαθρο της σκηνής. Η παρουσία της άσκησε τη βαρυτική ώθηση που επέτρεψε στις δύο ανισοβαρείς μαύρες τρύπες να συγκρουστούν και να συγχωνευθούν, παρά τη μεγάλη διαφορά στη μάζα τους.
Χρησιμοποιώντας προηγμένες προσομοιώσεις, η ομάδα υπολόγισε πώς θα έμοιαζε το «αποτύπωμα» των βαρυτικών κυμάτων αν υπήρχε πράγματι ένας τρίτος γιγάντιος παίκτης. Όταν ξανακοίταξαν τα δεδομένα του LIGO από το 2019, το σήμα αυτό βρέθηκε εκεί, κρυμμένο αλλά υπαρκτό.
«Αυτή είναι η πρώτη διεθνής ανακάλυψη που παρέχει σαφή στοιχεία για την ύπαρξη ενός τρίτου συμπαγούς αντικειμένου σε συγχώνευση δυαδικών μαύρων τρυπών», εξήγησε ο Wen-Biao Han από την Chinese Academy of Sciences. «Δείχνει ότι οι μαύρες τρύπες του GW190814 πιθανόν δεν σχηματίστηκαν απομονωμένα, αλλά ήταν μέρος ενός πολύ πιο περίπλοκου βαρυτικού συστήματος».
Αν και οι ερευνητές δεν μπορούν ακόμη να μετρήσουν με ακρίβεια τη μάζα αυτής της κρυμμένης υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, γνωρίζουμε ότι το κατώτατο όριο για τέτοια κολοσσιαία αντικείμενα ξεκινά από τις 100.000 ηλιακές μάζες. Αυτό σημαίνει ότι η τρίτη μαύρη τρύπα ήταν τουλάχιστον χίλιες φορές μεγαλύτερη από τις άλλες δύο που ανιχνεύθηκαν.
Η εικόνα που σκιαγραφούν οι επιστήμονες θυμίζει μια αστρική χορογραφία: οι δύο μικρότερες μαύρες τρύπες βρίσκονταν σε δυαδικό σύστημα, περιφέρονταν γύρω από η μία την άλλη, ενώ ταυτόχρονα όλο το ζευγάρι κινούνταν γύρω από τη γιγάντια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, όπως η Γη και το φεγγάρι περιστρέφονται μαζί γύρω από τον Ήλιο. Είναι η πρώτη φορά που παρατηρείται μια τέτοια διαμόρφωση σε σύστημα μαύρων τρυπών.
Μετά τη συγχώνευση, το νέο ενιαίο αντικείμενο δεν θα γλιτώσει τη μοίρα του: σύμφωνα με τις εκτιμήσεις, θα συνεχίσει να περιφέρεται γύρω από τον κολοσσό για δισεκατομμύρια χρόνια, μέχρι τελικά να καταβροχθιστεί από αυτόν.
Η ανακάλυψη ανοίγει νέους δρόμους στην κατανόηση της εξέλιξης των μαύρων τρυπών. Όπως σημειώνουν οι επιστήμονες, πέρα από το ότι μας δίνει σημαντικές πληροφορίες για τις διαδικασίες σχηματισμού δυαδικών μαύρων τρυπών, μπορεί να προσφέρει και έναν νέο τρόπο εντοπισμού κρυμμένων υπερμεγεθών μαύρων τρυπών σε άλλα ανάλογα περιστατικά συγχώνευσης.
Από το 2015, όταν το LIGO κατέγραψε για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα, έχουν ανιχνευθεί περισσότερα από 100 παρόμοια κοσμικά γεγονότα, τα περισσότερα προερχόμενα από συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών. Κάθε νέα παρατήρηση λειτουργεί σαν κομμάτι παζλ, προσφέροντας δεδομένα που μας φέρνουν πιο κοντά στην κατανόηση αυτών των ακραίων και αινιγματικών αντικειμένων.
[via]
