Βαρυτική εστίαση
Agency

Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν την κοσμική βαρύτητα για να δημιουργήσουν ένα 'μαυρο-τρυπο-σκόπιο'

07/07/2015 254 views 3 likes
ESA / Space in Member States / Greece

Τα διαστημικά παρατηρητήρια Integral, Fermi και Swift χρησιμοποίησαν τη μεγεθυντική δύναμη ενός κοσμικού φακού για να διερευνήσουν τις εσωτερικές περιοχές μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας.

Οι ακτίνες γάμμα είναι ιδιαίτερα ενεργητική ακτινοβολία που εκπέμπεται από μερικά από τα πιο ακραία αντικείμενα στο Σύμπαν μας. Πίδακες ακτίνων γάμμα κινούνται με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα ροής του φωτός από τις περιοχές γύρω από τις μαύρες τρύπες, για παράδειγμα. Αυτοί οι πίδακες θεωρείται ότι εκπέμπονται από υπέρθερμο υλικό που περιστρέφεται άγρια ​​καθώς καταβροχθίζεται από την πεινασμένη μαύρη τρύπα.

Τα τηλεσκόπιά μας δεν θα είναι ποτέ αρκετά ισχυρά για να αποκαλύψουν αυτές τις εσωτερικές περιοχές, και οι επιστήμονες προσπαθούν να εξετάσουν ακριβώς πώς αυτοί οι πίδακες που εξαπολύονται στο Σύμπαν.

"Επειδή δεν μπορούμε να δούμε καθαρά τι συμβαίνει, δεν καταλαβαίνουμε πλήρως αυτήν τη συμπεριφορά," λέει ο Andrii Neronov του Πανεπιστημίου της Γενεύης, Ελβετία, επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας που δημοσιεύτηκε στο Nature Physics χθες.

"Ωστόσο, η μέθοδος μας, μας επέτρεψε να  «ξεμπερδέψουμε» αυτή την περιοχή, και να πάρουμε μια εικόνα για το κομμάτι εκείνο του διαστήματος που περιβάλλει άμεσα μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα γνωστή ως PKS 1.830 - 211."

Αυτή η μαύρη τρύπα βρίσκεται πολλά δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Ούτε ο δορυφόρος Integral της ESA ούτε το τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi της NASA μπορούν να παρατηρήσουν την περιοχή χωρίς βοήθεια, ωστόσο μια τυχερή σύμπτωση παρέχει ένα χέρι βοηθείας: η βαρυτική μικροεστίαση.

Προσομοίωση της μικροεστιάσης
Προσομοίωση της μικροεστιάσης

"Από τη Γη, οι μαύρες τρύπες είναι πολύ μικρές. Είναι απλώς τόσο πολύ μακριά," σημειώνει ο Δρ Neronov. "Προσπαθώντας να παρατηρήσουμε την PKS 1830-211 είναι σαν να προσπαθούμε να δούμε ένα μυρμήγκι που κάθεται στη Σελήνη.

"Κανένα από τα τηλεσκόπιά μας δεν μπορεί να παρατηρήσει κάτι τόσο μικρό, έτσι χρησιμοποιήσαμε ένα τέχνασμα για να επιλύσουμε το πρόβλημα του μυρμηγκιού: Έναν τεράστιο βαρυτικό φακό".

Τα μεγάλα κοσμικά αντικείμενα, από τα απλά αστέρια έως τα σμήνη γαλαξιών, κάμπτουν και εστιάζουν το φως που ρέει γύρω τους με τη βαρύτητά τους, λειτουργώντας σαν γιγαντιαίοι μεγεθυντικοί φακοί.

Ο Δρ Neronov και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ένα αστέρι που βρίσκεται μεταξύ του στόχου τους και της Γης τους ώστε να «ζουμάρουν» στη μαύρη τρύπα και να μετρήσουν το μέγεθος της περιοχής που εκπέμπει τους πίδακες – η πρώτη φορά που η μέθοδος αυτή έχει ποτέ χρησιμοποιηθεί με ακτίνες γάμμα.

Διάλεξαν δομές με την ίδια γωνιακή κλίμακα όπως εκείνη του μυρμηγκιού της Σελήνης. Το παρατηρούμενο τμήμα του ουρανού καλύπτει μια περιοχή περίπου 100 φορές την απόσταση Γης-Ήλιου. Σε αστρονομικούς όρους, αυτό είναι εξαιρετικά μικρό.

"Οι παρατηρήσεις μας δείχνουν ότι οι ακτίνες γάμμα προέρχονται από την άμεση γειτνίαση της ίδιας της μαύρης τρύπας," λέει ο Δρ Neronov. "Αυτό μας δίνει κάποια ιδέα για το τι είναι και τι δεν είναι σημαντικό για τη δημιουργία των πιδάκων.

"Είναι εκπληκτικό να είμαστε σε θέση να δούμε τέτοια μικροσκοπικά πράγματα σε τέτοιες τεράστιες αποστάσεις από εμάς. Είμαι πολύ ενθουσιασμένος για να έχουμε ένα «μαυρο-τρυπο-σκόπιο» για να διερευνούμε τις εσωτερικές περιοχές των πιδάκων."

Η παρατήρηση της πηγής ακτίνων γάμμα με το Integral της ESA και τα Fermi και Swift της NASA επέτρεψε στους αστρονόμους να δημιουργήσουν μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα της ροής της ακτινοβολίας προς τα έξω.

Οι πιο ενεργητικές ακτίνες γάμμα, που ανιχνεύονται από το Fermi, φαίνεται να προέρχονται από τη μικροσκοπική βάση του πίδακα - την περιοχή μεγέθους «μυρμήγκι στην Σελήνη» - ενώ οι χαμηλότερης ενέργειας ακτίνες γάμμα, που ανιχνεύονται με το Integral, εκπέμφθηκαν από μια πολύ μεγαλύτερη γύρω περιοχή.

Η ομάδα μελέτησε επίσης τις ακτίνες Χ, χρησιμοποιώντας τα Integral και Swift. Βρήκαν πως αυτές οι ακτίνες Χ πρέπει να προέρχονται από μια περιοχή που εκτείνεται γύρω από την τρύπα κάποια 400 δισ. χιλιόμετρα ή περισσότερα.

"Αυτή η μαύρη τρύπα είναι ένα από τα πιο ισχυρά γνωστά αντικείμενα του είδους του. Με τον πλήρη χαρακτηρισμό των εκπομπών του ελπίζουμε να μας δώσει την πραγματική εικόνα για το πώς σχηματίζονται αυτοί οι πίδακες," λέει ο Erik Kuulkers, επιστήμονας του έργου Integral της ESA.

"Ευτυχώς, η μαύρη τρύπα βρίσκεται στο πεδίο του διαστήματος που βρίσκεται προς το κέντρο του γαλαξία μας, οπότε το Integral την βλέπει συχνά.

"Οι παρατηρήσεις αυτές παρέχουν μοναδικές πληροφορίες σχετικά με τις διεργασίες υψηλής ενέργειας που λαμβάνουν χώρα γύρω από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, επιτρέποντάς μας να «κοιτάξουμε μέσα» στις μικροσκοπικές δομές που βρίσκονται πολύ μακριά από εμάς."

Σημειώσεις για συντάκτες

Τα αποτελέσματα που περιγράφονται εδώ έχουν είναι καταγεγραμένα στην εργασία “Central engine of a gamma-ray blazar resolved through the “magnifying glass” of gravitational microlensing,” από τους A. Neronov, I. Vovk και D. Malyshev, που δημοσιεύτηκε στο διαδικτυακό τόπο του Nature Physics στις 6 Ιουλίου.

Για πεισσότερες πληροφορίες μπορείτε να επικοινωνήσετε με:

Markus Bauer







ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer








Tel: +31 71 565 6799








Mob: +31 61 594 3 954








Email: markus.bauer@esa.int  

Andrii Neronov
ISDC, Astronomy Department
University of Geneva
Switzerland
Tel: +41 22 379 2120
Email: Andrii.Neronov@unige.ch

Erik Kuulkers
Integral Project Scientist
Directorate of Science and Robotic Exploration
European Space Agency
Tel: +34 918 131 358
Mob: +34 699 439 987
Email: erik.Kuulkers@sciops.esa.int

Related Links