Οι δίδυμες μαύρες τρύπες του LIGO μπορεί να γεννήθηκαν μέσα σε ένα μόνο άστρο σύμφωνα με νέα μελέτη

Στις 14 Σεπτεμβρίου του 2015 το Παρατηρητήριο LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) ανίχνευσε βαρυτικά κύματα τα οποία γεννήθηκαν από την συνένωση δυο μαύρων οπών με μάζες 29 και 36 φορές τη μάζα του Ήλιου. Ως γεγονός αναμένεται να είναι “σκοτεινό”, ωστόσο το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Fermi ανίχνευσε μια έκρηξη ακτίνων-γάμμα, μόλις ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά από το σήμα του LIGO. Νέα έρευνα υποστηρίζει ότι οι δυο μαύρες τρύπες μπορεί να έχουν συνυπάρξει μέσα σε ένα μονό άστρο μεγάλης μάζας, ο θάνατος του οποίου γέννησε την έκρηξη των ακτίνων-γάμμα. Είναι ένα κοσμικό ισοδύναμο μιας εγκύου γυναίκας που κυοφορεί δίδυμα, σχολιάζει ερευνητής του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Κανονικά, όταν ένα άστρο φτάνει στο τέλος της ζωής του καταρρέει σε μια μαύρη τρύπα. Αλλά αν το άστρο περιστρέφεται με μεγάλη ταχύτητα, ο πυρήνας του μπορεί να τεντώνεται σε ένα σχήμα που θυμίζει βαράκι γυμναστικής και να κομματιάζεται σε δυο μπάλες, που η κάθε μια σχηματίζει τη δική της μαύρη τρύπα. Ένα άστρο πολύ μεγάλης μάζας, όπως απαιτείται στη περίπτωση αυτή, συχνά σχηματίζεται από τη συγχώνευση δυο μικρότερων άστρων και τα άστρα αυτά περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο, όλο και ταχύτερα καθώς περιελίσσονται με αποτέλεσμα το συγχωνευμένο άστρο να αναμένεται να περιστρέφεται πολύ γρήγορα.

Μετά από το σχηματισμό του ζεύγους των μαύρων οπών το εξωτερικό περιβάλλον του άστρου εισέρχεται γρήγορα προς το εσωτερικό του άστρου. Για να υπάρξουν και τα δυο, τα βαρυτικά κύματα και η έκρηξη των ακτίνων-γάμμα, οι δίδυμες μαύρες τρύπες πρέπει να γεννήθηκαν πολύ κοντά μεταξύ τους, με ένα αρχικό διαχωρισμό της τάξης του μεγέθους της Γης και συγχωνεύθηκαν μέσα σε λίγα λεπτά. Η μαύρη τρύπα που σχηματίστηκε τροφοδοτήθηκε από το υλικό που πέφτει σε αυτή, καταναλώνοντας υλικό ενός Ήλιου κάθε δευτερόλεπτο και ενισχύοντας τους πίδακες ύλης που απλώνονται προς τα έξω δημιουργώντας την έκρηξη.

Το Fermi ανίχνευσε την έκρηξη μόλις 0,4 δευτερόλεπτα μετά από την ανίχνευση από το LIGO των βαρυτικών κυμάτων από την ίδια γενική περιοχή του ουρανού. Σημειώνεται ότι ο ευρωπαϊκός δορυφόρος INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) δεν επιβεβαίωσε το σήμα. «Ακόμη και αν η ανίχνευση του Fermi είναι ένα λάθος σήμα, μελλοντικά γεγονότα του LIGO θα μπορούσαν να παρακολουθούνται για συνοδεύον φως ανεξάρτητα του αν παράγονται από την συγχώνευση μαύρων οπών. Η φύση μπορεί πάντα να μας εκπλήσσει», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης.

Αν ανιχνευθούν περισσότερες εκρήξεις ακτίνων-γάμμα από γεγονότα βαρυτικών κυμάτων θα παρέχουν μια υποσχόμενη πολλά νέα μέθοδο μέτρησης κοσμικών αποστάσεων και της εξάπλωσης του σύμπαντος. Αντιμετωπίζοντας την λάμψη μιας έκρηξης ακτίνων-γάμμα και μετρώντας την μετατόπιση στο ερυθρό και μετά συγκρίνοντας τις μετρήσεις με την ανεξάρτητη μέτρηση της απόστασης από το LIGO, οι αστρονόμοι μπορεί να προσδιορίσουν με ακρίβεια τις κοσμολογικές παραμέτρους. Σύμφωνα με τον συγγραφέα της μελέτης, οι αστροφυσικές μαύρες τρύπες είναι απλούστερες από άλλους δείκτες αποστάσεων, όπως οι υπερκαινοφανείς, καθώς μπορεί να προσδιοριστούν πλήρως απλά και μόνο από την μάζα τους και την περιστροφή τους.

Πηγή: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Περισσότερα στη μελέτη: Electromagnetic Counterparts to Black Hole Mergers Detected by LIGO, Cornell University Library (arXiv) [είναι ελεύθερα διαθέσιμη σε pdf]