Το διπλό αστρικό σύστημα HR 6819 στον αστερισμό του Τηλεσκοπίου και περίπου 1.000 έτη φωτός μακριά, μόλις που διακρίνεται με γυμνό μάτι από το νότιο ημισφαίριο της Γης. Κι όμως, ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Thomas Rivinius του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου (ESO) υποστηρίζει ότι το σύστημα αυτό είναι εντέλει τριπλό, καθώς το εσωτερικό άστρο του περιφέρεται γύρω από ένα αόρατο αντικείμενο. Σύμφωνα με την ανάλυση των σχετικών δεδομένων, το αντικείμενο αυτό είναι μία μαύρη τρύπα που φανερώνει την ύπαρξή της χάρη στην βαρυτική της έλξη, με την οποία εξαναγκάζει το εσωτερικό άστρο να κινείται σε τροχιά γύρω της. Σύμφωνα με την σχετική μελέτη, η μαύρη τρύπα και το εσωτερικό άστρο του συστήματος έχουν μάζες περίπου τετραπλάσιες από αυτήν του Ήλιου, ενώ το άστρο αυτό συμπληρώνει μία περιφορά γύρω από την μαύρη τρύπα σε 40 ημέρες.

Δεδομένου ότι και αυτό ακόμη το φως αδυνατεί να διαφύγει από τη βαρυτική της έλξη, οι μοναδικοί τρόποι που διαθέταμε μέχρι πρόσφατα για τον εντοπισμό μίας μαύρης τρύπας ήταν έμμεσοι και βασίζονταν στην επιρροή που ασκεί με το ισχυρότατο βαρυτικό της πεδίο στην ύλη που την περιβάλλει ή στα ουράνια σώματα με τα οποία γειτονεύει. Γι’ αυτό και οι απομονωμένες αστρικές μαύρες τρύπες είναι ιδιαίτερα δύσκολο να ανιχνευθούν με την υπάρχουσα τεχνολογία και γνώση. Εάν, όμως, μία αστρική μαύρη τρύπα αποτελεί μέρος ενός διπλού αστρικού συστήματος, η ύπαρξή της μπορεί να φανερωθεί εμμέσως, μελετώντας την τροχιά του άστρου-συνοδού, το οποίο περιφέρεται γύρω από ένα «σκοτεινό σημείο». Σ’ αυτήν ουσιαστικά την μέθοδο ανίχνευσης βασίστηκαν και οι ερευνητές της συγκεκριμένης μελέτης που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Astronomy & Astrophysics.

Η ίδια αυτή τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την ανίχνευση των γαλαξιακών μαύρων τρυπών σε γειτονικούς μας γαλαξίες, αλλά και στον ίδιο τον Γαλαξία μας. Υπολογίζοντας δηλαδή την ταχύτητα περιφοράς μεμονωμένων άστρων γύρω από τους γαλαξιακούς πυρήνες, μπορούμε να διαπιστώσουμε την ύπαρξη μαύρων τρυπών, εάν οι ταχύτητες αυτές είναι τόσο μεγάλες, που μόνο μία τεράστια συσσώρευση ύλης, δηλαδή μία μαύρη τρύπα, θα μπορούσε να δικαιολογήσει. Πραγματικά, τέτοιοι υπολογισμοί στην διάρκεια της τελευταίας εικοσαετίας οδήγησαν τους αστρονόμους στο συμπέρασμα ότι ορισμένα άστρα στον πυρήνα του Γαλαξία μας κινούνται γύρω του με ταχύτητες αρκετών εκατ. km/h. Γνωρίζοντας τις θέσεις και τις τροχιακές ταχύτητες των άστρων αυτών με την βοήθεια των αστρονομικών παρατηρήσεων και χρησιμοποιώντας τους νόμους του Κέπλερ, οι αστρονόμοι μπορούν στην συνέχεια να εκτιμήσουν την συνολική ποσότητα της μάζας που περικλείεται στις τροχιές τους. Το αποτέλεσμα αυτών των υπολογισμών δείχνει ότι η συνολική μάζα που βρίσκεται συσσωρευμένη στον πυρήνα του Γαλαξία μας είναι περίπου 4,3 εκατ. φορές μεγαλύτερη απ’ αυτήν του Ήλιου.

Εάν τώρα παρατηρήσουμε το κέντρο του γαλαξιακού πυρήνα με τηλεσκόπια που καταγράφουν τα ραδιοκύματα, θα διαπιστώσουμε ότι εκεί ακριβώς υπάρχει μία σχεδόν σημειακή, φωτεινή (σε αυτά τα μήκη κύματος) «πηγή» ραδιοκυμάτων, γνωστή ως Sagittarius A*. Πρόκειται για ένα «αντικείμενο» με διάμετρο που δεν υπερβαίνει την μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο. Ο συνδυασμός των δύο αυτών παρατηρήσεων, δηλαδή της πολύ μεγάλης μάζας που είναι συσσωρευμένη σε μία (τηρουμένων των αναλογιών) μικροσκοπική περιοχή, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι τα άστρα του γαλαξιακού πυρήνα στροβιλίζονται γύρω από μία γαλαξιακή μαύρη τρύπα. 

Μία δεύτερη μέθοδος που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για την ανακάλυψη μαύρων τρυπών, βασίζεται στην ανίχνευση της φαινομενικά ανεξήγητης εκπομπής μεγάλων ποσοτήτων ακτίνων Χ. Παρατηρήσεις σε μήκη κύματος που αντιστοιχούν στις ακτίνες Χ, για παράδειγμα, μας δείχνουν ότι πολλοί γαλαξιακοί πυρήνες απελευθερώνουν τεράστια ποσά ενέργειας, τα οποία «δικαιολογούνται» μόνο εάν θεωρήσουμε ότι φιλοξενούν στο κέντρο τους κολοσσιαίες μαύρες τρύπες. Γιατί, σ’ αυτήν την περίπτωση, καθώς τα γιγάντια νέφη αερίων και σκόνης που περιβάλλουν μία γαλαξιακή μαύρη τρύπα περιφέρονται γύρω της, σχηματίζουν έναν δίσκο υπέρθερμων υλικών, τα οποία κάτω από την τεράστια βαρυτική της έλξη στροβιλίζονται με όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα, όλο και πλησιέστερα προς τον ορίζοντα γεγονότων της. Τα αέρια αυτά θερμαίνονται εξαιτίας της παλιρροϊκής θέρμανσης και της τριβής σε εκατ. βαθμούς Κελσίου και, λίγο πριν χαθούν για πάντα πίσω από τον ορίζοντα γεγονότων της, ακτινοβολούν ακτίνες Χ. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μάλιστα, και για λόγους οι οποίοι δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί, ορισμένες γαλαξιακές μαύρες τρύπες εκτινάσσουν από τους πόλους τους ενεργητικούς πίδακες φορτισμένων σωματιδίων, με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός, ενώ εκτείνονται ακόμη και σε απόσταση χιλιάδων ετών φωτός.

Η ανίχνευση ακτίνων Χ, όμως, χρησιμοποιείται και για τον εντοπισμό των αστρικών μαύρων τρυπών, υπό την προϋπόθεση ότι αυτές ανήκουν και πάλι σε διπλά αστρικά συστήματα. Αυτού του είδους τα αστρικά συστήματα αποτελούνται από ένα «ορατό» άστρο, το οποίο περιφέρεται σε μικρή απόσταση γύρω από τον «αόρατο» συνοδό του, που μπορεί να είναι είτε ένας αστέρας νετρονίων είτε μία μαύρη τρύπα. Καθώς ο αόρατος «συνοδός» έλκει αέρια από τις εξωτερικές στοιβάδες του ορατού άστρου, σχηματίζεται και σε αυτή την περίπτωση ένας δίσκος υπέρθερμων υλικών, που κι αυτά εκπέμπουν ακτινοβολία Χ. Σε ορισμένα, μάλιστα, από αυτού του είδους τα αστρικά συστήματα που ανακαλύφθηκαν στον Γαλαξία μας, η ανάλυση της τροχιάς του ορατού άστρου καταδεικνύει ότι το αόρατο πρέπει να είναι μία μαύρη τρύπα. Με την ανίχνευση, τέλος, των βαρυτικών κυμάτων από τον ανιχνευτή LIGO, που ανακοινώθηκε τον Φεβρουάριο του 2016, καθώς και με την πρώτη φωτογράφηση της σκιάς μίας μαύρης τρύπας που υλοποιήθηκε τρία χρόνια αργότερα, στους έμμεσους τρόπους ανίχνευσης μαύρων τρυπών που μόλις αναφέραμε, προστίθενται και δύο άμεσοι (περισσότερες πληροφορίες για τα δύο αυτά ιστορικά επιστημονικά επιτεύγματα μπορείτε να αντλήσετε από τα άρθρα που παρατίθενται στις «Πηγές»).

Σύμφωνα, λοιπόν, με τους αστρονόμους της μελέτης, η μαύρη τρύπα του συστήματος HR 6819 «γεννήθηκε» από τον «θάνατο» ενός άστρου σε μία έκρηξη σουπερνόβα, αρκετές δεκάδες εκατ. χρόνια πριν. Ωστόσο παρέμενε αόρατη, διότι η σχετικά μεγάλη τροχιακή της απόσταση από τα δύο άστρα του συστήματος δεν της επέτρεψε να απορροφήσει ύλη από τις εξωτερικές τους στοιβάδες.

Δεν συμφωνούν, πάντως, όλοι οι αστροφυσικοί με τα συμπεράσματα αυτής της μελέτης. Ο Edward van den Heuvel από το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ, για παράδειγμα, προειδοποιεί ότι με τις σημερινές μας δυνατότητες δεν μπορούμε ακόμη να αποφανθούμε με βεβαιότητα για την φύση του αόρατου αντικειμένου. Όπως ανέφερε χαρακτηριστικά, το αντικείμενο αυτό θα μπορούσε όντως να είναι μία μαύρη τρύπα με μάζα 4,2 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ήλιου, εξίσου εύκολα όμως θα μπορούσε να αντιστοιχεί σε δύο άστρα με την μισή μάζα το καθένα, τα οποία βρίσκονται σε πολύ μικρή απόσταση. Εντέλει, μόνο περισσότερες παρατηρήσεις και ανεξάρτητες μελέτες θα δώσουν την οριστική απάντηση.

Φωτογραφία: Καλλιτεχνική αναπαράσταση των τροχιών που ακολουθούν τα δύο άστρα (μπλε χρώμα) και η μαύρη τρύπα (κόκκινο χρώμα) του τριπλού αστρικού συστήματος HR 6819, σύμφωνα με την νέα μελέτη (ESO/L. Calçada).

Πηγές:

https://earthsky.org/space/closest-black-hole-hr-6819-eso-telescopium

https://www.eef.edu.gr/el/arthra/enas-hronos-apo-tin-proti-fotografisi-tis-skias-mias-mayris-trypas/

https://www.eef.edu.gr/el/arthra/o-ainstain-epibebaionetai-ksana-ta-barytika-kymata-yparhoun/

π