Μια εντυπωσιακή και πρωτοφανής σε ταχύτητα έκρηξη από υπερμεγέθη μαύρη τρύπα κατέγραψαν δύο διαστημικά τηλεσκόπια ακτίνων-Χ, όπως ανακοίνωσε η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA) την Τρίτη (9/12),
Η έκρηξη καταγράφηκε από το XMM-Newton του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και το XRISM, την αποστολή της ιαπωνικής JAXA με συμμετοχή της ESA και της NASA.
Στο κέντρο του σπειροειδούς γαλαξία NGC 3783, σε απόσταση περίπου 130 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, κρύβεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα μάζας 30 εκατομμυρίων Ήλιων.
Καθώς καταβροχθίζει υλικό από το περιβάλλον της, τροφοδοτεί έναν εξαιρετικά λαμπρό και ενεργό πυρήνα – έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα (Active Galactic Nucleus-AGN) – που εκπέμπει σε όλο το φάσμα της ακτινοβολίας και εκτοξεύει πίδακες και ισχυρούς «ανέμους» στο Διάστημα.
Οι αστρονόμοι εντόπισαν πρώτα μια έντονη λάμψη ακτίνων-Χ από τη μαύρη τρύπα. Η λάμψη αυτή κορυφώθηκε και άρχισε γρήγορα να σβήνει.
Τη στιγμή που η ένταση μειωνόταν, εμφανίστηκαν υπερταχείς άνεμοι: Ρεύματα υπέρθερμου υλικού που εκτινάσσονταν προς τα έξω με ταχύτητες που φτάνουν τα 60.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, περίπου στο ένα πέμπτο της ταχύτητας του φωτός – ταχύτερα από κάθε αντίστοιχο φαινόμενο που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα σε υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
«Δεν έχουμε ξαναδεί μαύρη τρύπα να δημιουργεί τόσο γρήγορα ανέμους με τέτοια ταχύτητα», τόνισε ο επικεφαλής της έρευνας, Λίγι Γκού, από τον Οργανισμό Διαστημικής Έρευνας της Ολλανδίας (SRON): «Για πρώτη φορά βλέπουμε πώς μια απότομη έκρηξη ακτίνων-Χ από μια μαύρη τρύπα πυροδοτεί αμέσως υπερταχείς ανέμους, που σχηματίζονται μέσα σε μόλις μία μέρα».
Ο υπερδραστήριος πυρήνας του NGC 3783 αποτελεί ιδανικό στόχο για τα δύο τηλεσκόπια. Ο Ματέο Γκουαϊνάτσι, επιστήμονας του προγράμματος XRISM στην ESA και συν-συγγραφέας της μελέτης, εξηγεί ότι οι άνεμοι φαίνεται να δημιουργούνται όταν το μπερδεμένο μαγνητικό πεδίο του ενεργού πυρήνα «ξετυλίγεται» απότομα, με τρόπο ανάλογο με τις εκρήξεις που παρατηρούμε στον Ήλιο – μόνο που εδώ μιλάμε για κλίμακες που είναι σχεδόν αδύνατο να συλλάβουμε.
Η αναλογία με τον Ήλιο δεν είναι τυχαία. Οι επιστήμονες παρομοιάζουν τους ανέμους της μαύρης τρύπας με τις στεμματικές εκτινάξεις μάζας: Τις εκρήξεις υπέρθερμου πλάσματος που εκτοξεύει περιοδικά το άστρο μας στο Διάστημα.
Στον Ήλιο, τέτοιες εκτινάξεις μετά από ισχυρές εκλάμψεις έχουν καταγραφεί με αρχικές ταχύτητες της τάξης των 1.500 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο – στην περίπτωση της NGC 3783, οι ταχύτητες είναι περίπου σαράντα φορές μεγαλύτερες.
«Οι ανεμοστρόβιλοι αυτοί γύρω από τους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες παίζουν τεράστιο ρόλο στην εξέλιξη των γαλαξιών και στον σχηματισμό νέων άστρων», σημειώνει η ερευνήτρια και υπότροφος της ESA, Καμίλ Ντιέζ: «Επειδή είναι τόσο επιδραστικοί, το να καταλάβουμε καλύτερα τη μαγνητική τους φύση και τον τρόπο με τον οποίο “μαστιγώνουν” τέτοιους ανέμους είναι κλειδί για να κατανοήσουμε την ιστορία των γαλαξιών σε όλο το Σύμπαν».
Η ανακάλυψη ήταν αποτέλεσμα στενής συνεργασίας των δύο αποστολών. Το XMM-Newton, που εδώ και πάνω από 25 χρόνια χαρτογραφεί το «θερμό» και ακραίο Σύμπαν, κατέγραψε την εξέλιξη της αρχικής λάμψης με το οπτικό του τηλεσκόπιο και μέτρησε την ένταση και την έκταση των ανέμων με την κάμερα ευρωπαϊκών φωτονίων (EPIC). Το XRISM, που εκτοξεύθηκε το 2023, εντόπισε τόσο τη λάμψη όσο και τους ανέμους με το όργανο Resolve, αναλύοντας με λεπτομέρεια την ταχύτητα, τη δομή και τον τρόπο εκτόξευσης του υλικού στο Διάστημα.
«Η ανακάλυψη αυτή είναι γέννημα μιας πολύ επιτυχημένης συνεργασίας, που αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό όλων των αποστολών της ESA», υπογραμμίζει ο επιστήμονας του προγράμματος XMM-Newton, Έρικ Κούλκερς: Εστιάζοντας σε έναν ενεργό υπερμεγέθη μαύρο τρύπο-πυρήνα, τα δύο τηλεσκόπια εντόπισαν κάτι που δεν είχαμε ξαναδεί: Γρήγορους, υπερταχείς ανέμους που πυροδοτούνται άμεσα από μια έκλαμψη, σε μια διαδικασία που θυμίζει όσα συμβαίνουν στην επιφάνεια του Ήλιου. Είναι συναρπαστικό, γιατί υποδηλώνει ότι η φυσική του Ήλιου και η φυσική των πιο ενεργητικών αντικειμένων στο Σύμπαν μπορεί να λειτουργούν με πιο οικείους – και παρόμοιους – τρόπους από ό,τι φανταζόμασταν.
Ο γαλαξίας NGC 3783 είναι από εκείνους που θα έβαζες σε εγχειρίδιο αστρονομίας: Καλοσχηματισμένοι σπειροειδείς βραχίονες, σχεδόν η «ιδανική» σπειροειδής μορφή.
Πίσω όμως από αυτή την αρμονική εικόνα κρύβεται ένα εξαιρετικά βίαιο μυστικό: Στο κέντρο του βρίσκεται μία υπερμεγέθης μαύρη τρύπα, τόσο ενεργή που εκτοξεύει «ανέμους» με ταχύτητες που δεν έχουμε ξαναδεί.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι περίπλοκα «τέρατα». Όταν πέφτει πάνω τους άφθονο υλικό, «ξυπνούν» και γίνονται εξαιρετικά δραστήριες.
Η ύλη που τις τροφοδοτεί δεν καταβροχθίζεται απλώς – μέρος της υπερθερμαίνεται και εκτινάσσεται προς τα έξω με τη μορφή ισχυρών ροών πλάσματος – των λεγόμενων αστροφυσι-κών ανέμων.
Η ομοιότητα ανάμεσα στα φαινόμενα του Ήλιου και σε όσα συμβαίνουν γύρω από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, έστω και σε τελείως διαφορετικές κλίμακες, μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα και τα δύο.
Οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες, άλλωστε, παίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση και την εξέλιξη των ίδιων των γαλαξιών που τους «φιλοξενούν».