Αστροφυσική: Μια μυστήρια ανακάλυψη

Οι επιστήμονες της μεγάλης διεθνούς κοινοπραξίας των ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων Ligo (ΗΠΑ) και Virgo (Ευρώπη) ανακοίνωσαν ότι ανακάλυψαν ένα περίεργο κοσμικό αντικείμενο ή συμβάν, το οποίο ξεφεύγει από τα έως τώρα γνωστά στους αστρονόμους και αστροφυσικούς. Πρόκειται για το πιο παράξενο σήμα βαρυτικών κυμάτων που έχει ανιχνευθεί μέχρι σήμερα και προέρχεται από τη σύγκρουση δύο πολύ ανόμοιων μεταξύ τους αντικειμένων, το ένα με μάζα περίπου εννεαπλάσια από το άλλο, σε απόσταση 800 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

 Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των επιστημόνων σχετικά με τη μάζα του ελαφρύτερου από τα δύο συγκρουόμενα αντικείμενα, πρόκειται είτε για τη μικρότερη μαύρη τρύπα που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα είτε για το βαρύτερο άστρο νετρονίων που έχει ποτέ παρατηρηθεί ή για κάτι άλλο πιο εξωτικό. Ορισμένοι ονόμασαν το αντικείμενο «μαύρο άστρο νετρονίων», κάτι που έως τώρα δεν θεωρείτο δυνατό.

Η ανακάλυψη, που παρουσιάστηκε στο περιοδικό αστροφυσικής «Astrophysical Journal Letters» και στην οποία για ακόμη μία φορά είχε σημαντική συμβολή η Ελληνίδα καθηγήτρια Αστρονομίας Βίκη Καλογερά του Πανεπιστημίου Northwestern του Ιλινόις, πιθανώς θα οδηγήσει τους επιστήμονες στην αναθεώρηση ορισμένων απόψεών τους για τις μαύρες τρύπες και τα άστρα νετρονίων (πάλσαρ).

Το συμβάν, με την ονομασία GW190814, που ανακοινώθηκε τώρα, αλλά είχε αρχικά ανιχνευθεί πέρυσι τον Αύγουστο από το δίκτυο Ligo-Virgo, αφορά τη συγχώνευση μίας μαύρης τρύπας με μάζα 23 φορές μεγαλύτερη του Ήλιου μας, με ένα άλλο μυστηριώδες αντικείμενο με μάζα 2,6 φορές μεγαλύτερη του Ήλιου, με τελικό αποτέλεσμα τη δημιουργία μίας μεγαλύτερης μαύρης τρύπας με μάζα όσο 25 ήλιοι.

Μέχρι σήμερα, το βαρύτερο γνωστό άστρο νετρονίων δεν ξεπερνά τις 2,5 ηλιακές μάζες, ενώ η μικρότερη (ελαφρύτερη) μαύρη τρύπα τις πέντε ηλιακές μάζες. Συνεπώς, υπάρχει ένα λεγόμενο «κενό μάζας» ανάμεσα στις 2,5 και στις 5 ηλιακές μάζες, εντός του οποίου είναι άγνωστο εάν υπάρχει κάποιο άλλο κοσμικό αντικείμενο ή εάν θα πρέπει να αναθεωρηθούν τα όρια πιθανής μάζας για τις μαύρες τρύπες (που μπορεί να είναι ακόμη πιο ελαφριές) ή για τα άστρα νετρονίων (που ίσως είναι ακόμη βαρύτερα).

«Οι συγχωνεύσεις μικτής φύσης -μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων- έχουν προβλεφθεί εδώ και δεκαετίες, όμως αυτό το συμπαγές αντικείμενο στο κενό μάζας αποτελεί την τέλεια έκπληξη. Περιμέναμε εδώ και δεκαετίες για να λύσουμε αυτό το μυστήριο. Δεν ξέρουμε ακόμη εάν αυτό το αντικείμενο είναι τελικά το βαρύτερο γνωστό άστρο νετρονίων ή η ελαφρύτερη μαύρη τρύπα, αλλά ό,τι κι αν είναι, σπάει ένα ρεκόρ», δήλωσε η κ. Καλογερά.

«Το μυστηριώδες αντικείμενο ίσως είναι ένα άστρο νετρονίων που συγχωνεύθηκε με μίια μαύρη τρύπα, μία συναρπαστική πιθανότητα αναμενόμενη θεωρητικά, αλλά έως τώρα μη επιβεβαιωμένη μέσω παρατήρησης. Από την άλλη, με μάζα 2,6 φορές μεγαλύτερη του Ήλιου, κάτι που υπερβαίνει τις σύγχρονες προβλέψεις για τη μέγιστη μάζα των άστρων νετρονίων, μπορεί στην πραγματικότητα να ανιχνεύσαμε την ελαφρύτερη μαύρη τρύπα», πρόσθεσε η Ελληνίδα επιστήμονας, η οποία διαπρέπει στις ΗΠΑ.

«Η ανακάλυψη πρόκειται να αλλάξει τον τρόπο που οι επιστήμονες μιλάνε για τα άστρα νετρονίων και τις μαύρες τρύπες. Το κενό μάζας μπορεί στην πραγματικότητα να μην υπάρχει καθόλου, αλλά να οφείλεται σε περιορισμούς των ικανοτήτων παρατήρησης. Ο χρόνος και οι πρόσθετες παρατηρήσεις θα δείξουν τι συμβαίνει», ανέφερε ο καθηγητής Πάτρικ Μπρέιντι του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν στο Μιλγουόκι και εκπρόσωπος της ερευνητικής κοινοπραξίας Ligo.

Όταν τα μεγαλύτερα άστρα πεθαίνουν, καταρρέουν κάτω από την ίδια τη βαρύτητά τους και αφήνουν πίσω τους μαύρες τρύπες. Όταν πεθαίνουν άστρα λιγότερο μεγάλα, εκρήγνυνται ως υπερκαινοφανείς αστέρες (σούπερ-νόβα) και αφήνουν πίσω τους πολύ πυκνά περιστρεφόμενα απομεινάρια που λέγονται άστρα νετρονίων (ένα κουταλάκι από το υλικό τους ζυγίζει δέκα εκατομμύρια τόνους).

Τα βαρυτικά κύματα, που προβλέπονται από τη Γενική Θεωρία Σχετικότητας του Αϊνστάιν, είναι «ρυτιδώσεις» στον ιστό του χωροχρόνου που προκαλούνται από βίαια γεγονότα, όπως οι συγχωνεύσεις μαύρων οπών, τα οποία ταξιδεύουν στο σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός, διαπερνώντας στην πορεία τους και τη Γη. Η ιστορική πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων είχε γίνει το 2015.

Σύνδεσμος για την επιστημονική δημοσίευση: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab960f

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ