Οι αστρονόμοι είδαν τον ίδιο τον χωροχρόνο να ταλαντεύεται κοντά σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα για πρώτη φορά. Η ανακάλυψη, που αποκαλύφθηκε κατά τη διάρκεια της καταστροφής ενός άστρου, επιβεβαιώνει μια σημαντική πρόβλεψη της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Πρώτη άμεση θέα της συρρίκνωσης του πλαισίου μιας μαύρης τρύπας
Το σύμπαν έχει προσφέρει μια σπάνια ανακάλυψη για τους επιστήμονες που αναζητούν ένα από τα πιο δύσκολα φαινόμενα που παρατηρούνται στο σύμπαν. Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science Advances, οι αστρονόμοι αναφέρουν την πρώτη άμεση ανίχνευση μιας στροβιλιζόμενης παραμόρφωσης στον χωροχρόνο που παράγεται από μια ταχέως περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα.
Το φαινόμενο ονομάζεται μετάπτωση Lense-Thirring, επίσης γνωστή ως συρρίκνωση πλαισίου. Περιγράφει πώς μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα στρίβει τον χωροχρόνο γύρω της, τραβώντας την κοντινή ύλη και προκαλώντας αργή ταλάντωση των τροχιών των αστεριών και του αερίου.
Η ερευνητική ομάδα καθοδηγήθηκε από τα Εθνικά Αστρονομικά Αστεροσκοπεία της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, με την υποστήριξη του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ. Εστίασαν σε ένα αντικείμενο γνωστό ως AT2020afhd, ένα συμβάν παλιρροιακής διαταραχής (TDE) στο οποίο ένα αστέρι καταστράφηκε αφού περιπλανήθηκε πολύ κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Ταλάντωση άστρου γύρω από τη μαύρη τρύπα
Η καλλιτεχνική απεικόνιση απεικονίζει τον δίσκο συσσώρευσης που περιβάλλει μια μαύρη τρύπα, στην οποία η εσωτερική περιοχή του δίσκου ταλαντεύεται. Σε αυτό το πλαίσιο, η ταλάντωση αναφέρεται στην τροχιά του υλικού που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα που αλλάζει προσανατολισμό γύρω από το κεντρικό αντικείμενο.
Καθώς το αστέρι διαλύεται, τα συντρίμμια του κατακάθονται σε έναν ταχέως περιστρεφόμενο δίσκο γύρω από τη μαύρη τρύπα. Ταυτόχρονα, ισχυροί πίδακες υλικού εκτοξεύτηκαν προς τα έξω με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Μελετώντας επαναλαμβανόμενα μοτίβα σε σήματα ακτίνων Χ και ραδιοφώνου από αυτό το συμβάν, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τόσο ο δίσκος όσο και ο πίδακας ταλαντεύονταν μαζί. Αυτή η συντονισμένη κίνηση επαναλαμβανόταν κάθε 20 ημέρες, παρέχοντας μια σαφή υπογραφή του φαινομένου της συστροφής του χωροχρόνου.
Μια πρόβλεψη αιώνα επιβεβαιώνεται
Η ιδέα πίσω από αυτό το φαινόμενο προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Αϊνστάιν το 1913 και αργότερα περιγράφηκε μαθηματικά από τους Lense και Thirring το 1918. Αυτές οι νέες παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν μια βασική πρόβλεψη της γενικής σχετικότητας και δίνουν στους ερευνητές έναν νέο τρόπο να διερευνήσουν την περιστροφή των μαύρων τρυπών, πώς η ύλη πέφτει στις μαύρες τρύπες και πώς εκτοξεύονται οι πίδακες.
Ο Δρ. Cosimo Inserra, Αναπληρωτής Καθηγητής στη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ και ένας από τους συν-συγγραφείς της εργασίας, δήλωσε: «Η μελέτη μας δείχνει τα πιο πειστικά στοιχεία μέχρι στιγμής για τη μετάπτωση Lense-Thirring - μια μαύρη τρύπα που σέρνει τον χωροχρόνο μαζί της με τον ίδιο τρόπο που μια σβούρα μπορεί να σέρνει το νερό γύρω της σε μια δίνη.
«Αυτό είναι ένα πραγματικό δώρο για τους φυσικούς καθώς επιβεβαιώνουμε προβλέψεις που έγιναν πριν από περισσότερο από έναν αιώνα. Όχι μόνο αυτό, αλλά αυτές οι παρατηρήσεις μας λένε επίσης περισσότερα για τη φύση των TDE - όταν ένα αστέρι καταστρέφεται από τις τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις που ασκούνται από μια μαύρη τρύπα.
«Σε αντίθεση με προηγούμενες TDE που μελετήθηκαν, οι οποίες έχουν σταθερά ραδιοσήματα, το σήμα για το AT2020afhd έδειξε βραχυπρόθεσμες αλλαγές, τις οποίες δεν μπορέσαμε να αποδώσουμε στην απελευθέρωση ενέργειας από τη μαύρη τρύπα και τα γύρω συστατικά της. Αυτό επιβεβαίωσε περαιτέρω το φαινόμενο της έλξης στο μυαλό μας και προσφέρει στους επιστήμονες μια νέα μέθοδο για την ανίχνευση μαύρων τρυπών.»
Πώς τα τηλεσκόπια αποκάλυψαν το φαινόμενο
Για να ανιχνεύσουν το σήμα της έλξης πλαισίου, η ομάδα ανέλυσε παρατηρήσεις ακτίνων Χ από το Αστεροσκοπείο Neil Gehrels Swift (Swift) και ραδιοφωνικά δεδομένα από το Πολύ Μεγάλο Διάταγμα Karl G. Jansky (VLA). Μελέτησαν επίσης τη σύνθεση και τη συμπεριφορά του περιβάλλοντος υλικού χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητική φασματοσκοπία. Αυτό τους βοήθησε να προσδιορίσουν τη δομή και τις ιδιότητες της εμπλεκόμενης ύλης και να επιβεβαιώσουν την υποκείμενη φυσική διαδικασία.
«Δείχνοντας ότι μια μαύρη τρύπα μπορεί να έλξει τον χωροχρόνο και να δημιουργήσει αυτό το φαινόμενο της έλξης πλαισίου, αρχίζουμε επίσης να κατανοούμε τους μηχανισμούς της διαδικασίας», εξηγεί ο Δρ. Inserra.
«Έτσι, με τον ίδιο τρόπο που ένα φορτισμένο αντικείμενο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο όταν περιστρέφεται, βλέπουμε πώς ένα τεράστιο περιστρεφόμενο αντικείμενο - στην προκειμένη περίπτωση μια μαύρη τρύπα - παράγει ένα βαρυτομαγνητικό πεδίο που επηρεάζει την κίνηση των αστεριών και άλλων κοσμικών αντικειμένων που βρίσκονται κοντά.
«Μας υπενθυμίζει, ειδικά κατά την εορταστική περίοδο καθώς κοιτάμε τον νυχτερινό ουρανό με θαυμασμό, ότι έχουμε στη διάθεσή μας την ευκαιρία να εντοπίσουμε όλο και πιο εξαιρετικά αντικείμενα σε όλες τις παραλλαγές και τις γεύσεις που έχει δημιουργήσει η φύση»
www.worldenergynews.gr
