- - - Χρόνος ανάγνωσης: 2 λεπτά - - -

Από το 2015, όταν και έγινε η πρώτη ανακοίνωση της ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων από το συμβολομετρικό όργανο, LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), μια σειρά σημάτων, που αντιστοιχούν σε βαρυτικά κύματα, έχει καταγραφεί και δημοσιοποιηθεί. Τα βαρυτικά αυτά κύματα έχουν δημιουργηθεί από κοσμικών διαστάσεων προσκρούσεις μαύρων τρυπών ή αστέρων νετρονίων. Ο χρόνος της σύγκρουσης είναι της τάξης μεγέθους της ηλικίας του Σύμπαντος, κάτι που σημαίνει ότι αυτά τα κύματα ταξιδεύουν για δισεκατομμύρια χρόνια στο διαγαλαξιακό κενό, μέχρι να καταγραφούν στις μέρες μας, στη Γη.

Το τελευταίο βαρυτικό κύμα που ανιχνεύτηκε ονομάστηκε GW190521 και όπως μαρτυρά και το όνομά του, η καταγραφή συνέβη στις 21 Μαΐου του 2019. Πρόκειται για μια κυματομορφή με 4 κορυφές η οποία έχει διάρκεια μικρότερη από 1 δέκατο του δευτερολέπτου. Σύμφωνα με την ανάλυση των δεδομένων και τη μοντελοποίηση που ακολούθησε, θεωρείται ότι αντιστοιχεί στη σύμπτυξη δύο μαύρων τρυπών, οι οποίες βρίσκονταν σε τροχιά γύρω από ενιαίο κέντρο. Η απόσταση του γεγονότος υπολογίζεται στα 5 gigaparsecs (1 parsec = 3.26 έτη φωτός). Με βάση την υπολογιζόμενη απόσταση, η ηλικία του γεγονότος υπολογίζεται περίπου στα 7 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή η μισή ηλικία του σύμπαντος.

Οι μαύρες τρύπες που συμπτυχθήκαν στο εν λόγω γεγονός υπολογίζεται ότι είχαν μάζα από 66 ως 85 τη μάζα του Ήλιου, ενώ πέρα από τη σχετική κίνηση σε τροχιά γύρω από ορισμένο κέντρο, υπολογίζεται ότι περιστρέφονταν και γύρω από τον εαυτό τους. Η σύμπτυξη υπολογίζεται ότι οδήγησε στη δημιουργία μιας μαύρης τρύπας περίπου 142 ηλιακών μαζών, εκλύοντας τεράστια ποσά ενέργειας.

Ωστόσο, η μαύρη τρύπα που προέκυψε, έχει χαρακτηριστικά που διεγείρουν το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας. Μέχρι τώρα είναι γνωστές δύο κατηγορίες μαύρων τρυπών, αυτές με ηλιακή μάζα, δηλαδή από λίγες ως δεκάδες φορές τη μάζα του Ήλιου και άλλες με εκατοντάδες χιλιάδες ως δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, που βρίσκονται στο κέντρο του γαλαξία της Γαλακτικής Οδού. Η τελική μαύρη τρύπα, που υπολογίζεται να έχει μάζα 142 ηλιακές μάζες, δεν εμπίπτει σε καμία από τις δύο κατηγορίες.

Το γεγονός αυτό οδήγησε επιστήμονες στη θεωρία ότι μία ή και οι δύο αρχικές μαύρες τρύπες, να μην έχουν δημιουργηθεί από κατάρρευση αστέρα, όπως συμβαίνει με τις περισσότερες μαύρες τρύπες, αλλά μέσω μιας άλλης διαδικασίας. Σε αντίθεση με την “παραδοσιακή” θεώρηση της δημιουργίας υπερκαινοφανών αστέρων, που ακολουθείται από το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας με μάζα στην κλίμακα του Ήλιου, η πιθανότητα να δημιουργούνται ζεύγη φωτονίων και αντιφωτονίων που οδηγούν στην απώλεια της ισορροπίας του άστρου μπορεί να εξηγήσει πώς γίνεται πολύ μεγαλύτερα άστρα να καταρρεύσουν και να αφήσουν πίσω τους μαύρες τρύπες, 65 ως 120 ηλιακών μαζών.

Αυτή η θεωρία δημοσιεύτηκε πρόσφατα σε δύο ερευνητικές εργασίες που δημοσίευσε η επιστημονική ομάδα του LIGO, με επικεφαλής τον Richard Abbott από το Πανεπιστήμιο Caltech. Η πρόταση αυτή, για το μοντέλο σχηματισμού της συγκεκριμένης μαύρης τρύπας, έχει ξεσηκώσει το ενδιαφέρον και συζητήσεις στα πλαίσια της επιστημονικής κοινότητας που ασχολείται με τα βαρυτικά κύματα και ίσως χρειάζονται αρκετές ακόμα παρατηρήσεις για να μπορέσει να βελτιστοποιηθεί η θεωρητική προσομοίωση που οδήγησε σε αυτό το συμπέρασμα, είτε επιβεβαιώνοντάς το, είτε φέρνοντας νέες υποθέσεις.

Σχετικές αναφορές:

  1. GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of 150 M_o (discovery paper). Published in Phys. Rev. Lett. 125, 101102 (2020)
  2. Properties and Astrophysical Implications of the 150 Msun Binary Black Hole Merger GW190521. Published in Astrophys. J. Lett. 900 L13 (2020)