Φυσικοί εντόπισαν την πρώτη μαύρη τρύπα που εκτοξεύτηκε από βίαιη συγχώνευση

Ερευνητές ανασύνθεσαν τη βίαιη συγχώνευση που εκτόξευσε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα από τον γαλαξία της με ταχύτητα σχεδόν 1.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, σηματοδοτώντας την πρώτη παρατηρηθείσα περίπτωση ενός φαινομένου που προβλεπόταν εδώ και καιρό από τη γενική σχετικότητα.

Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters από φυσικούς του UC Santa Barbara και του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Όστιν, ανασυνθέτει τον τρόπο με τον οποίο δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες συγκρούστηκαν και παρήγαγαν ασύμμετρα βαρυτικά κύματα, αρκετά ισχυρά ώστε να εκτοξεύσουν τη μαύρη τρύπα που προέκυψε στο διαγαλαξιακό διάστημα «σαν την ανάκρουση ενός κανονιού», σύμφωνα με τον συν-συγγραφέα Tejaswi Venumadhav, αναπληρωτή καθηγητή στο Τμήμα Φυσικής του UCSB.eurekalert

Ανασυνθέτοντας τη σύγκρουση

Το αντικείμενο, με την ονομασία RBH-1, εντοπίστηκε για πρώτη φορά τον Σεπτέμβριο του 2022, όταν οι αστρονόμοι παρατήρησαν μια λεπτή γραμμή που εκτείνεται σε απόσταση άνω των 202.000 ετών φωτός από το κέντρο ενός γαλαξία, περίπου 7,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Μεταγενέστερες παρατηρήσεις με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb το 2025 επιβεβαίωσαν ότι το ίχνος αποτελούνταν από νεαρά, μπλε αστέρια που σχηματίζονταν στην πορεία της μαύρης τρύπας καθώς αυτή διαπερνούσε το διαγαλαξιακό αέριο.news.ucsb

Για να εξηγήσει την ακραία ταχύτητα, η ομάδα προσομοίωσε εκατοντάδες χιλιάδες υποθετικές συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών. Μια απλή σύγκρουση μεταξύ δύο μαύρων τρυπών χωρίς περιστροφή θα μπορούσε να παράγει ανάκρουση μόνο περίπου 200 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, πολύ λιγότερο από αυτό που παρατηρήθηκε. Οι προσομοιώσεις έδειξαν αντίθετα δύο μαύρες τρύπες παρόμοιας μάζας, με τη βαρύτερη να περιστρέφεται στο 70 έως 75 τοις εκατό του μέγιστου ρυθμού που επιτρέπει η γενική σχετικότητα, με τον άξονα περιστροφής της να γέρνει και να μεταπίπτει σαν μια σβούρα που ταλαντεύεται.eurekalert

«Αρχικά εξεπλάγην από το πόσο ακραίο ακούγεται αυτό», δήλωσε ο Venumadhav, «αλλά μετά συνειδητοποίησα ότι πιθανότατα έπρεπε να συμβεί έτσι για να παραχθεί το εντυπωσιακό χαρακτηριστικό που είναι ορατό στα τηλεσκόπια».eurekalert

Ένα απολιθωμένο αρχείο της γαλαξιακής ιστορίας

Η συγχώνευση αποκαλύπτει επίσης ότι η προέλευση της RBH-1 περιελάμβανε τη σύγκρουση δύο γαλαξιών, με τον μεγαλύτερο να μην υπερβαίνει τις τέσσερις φορές τη μάζα του μικρότερου. Ο γαλαξίας που προέκυψε, γνωστός ως GX, είχε ήδη αναδιοργανωθεί για περίπου 70 εκατομμύρια χρόνια πριν από την τελική συγχώνευση των μαύρων τρυπών.bioengineer

Ο επικεφαλής συγγραφέας Tousif Islam, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Kavli του UCSB, σημείωσε ότι η γενική σχετικότητα προβλέπει πως το 5 έως 10 τοις εκατό των συγχωνεύσεων υπερμεγεθών μαύρων τρυπών θα έπρεπε να παράγει μεγάλες εκτινάξεις, αλλά η RBH-1 είναι το πρώτο αντικείμενο που παρατηρήθηκε να ταιριάζει σε αυτό το προφίλ. «Τώρα που έχουμε το JWST, ελπίζουμε ότι αυτή είναι η πρώτη από πολλές τέτοιες παρατηρήσεις», δήλωσε ο Islam.eurekalert

Γεφυρώνοντας το φως και τα βαρυτικά κύματα

Τα ευρήματα έχουν άμεσες επιπτώσεις για το προγραμματισμένο Laser Interferometer Space Antenna, ή LISA, ένα διαστημικό παρατηρητήριο σχεδιασμένο να ανιχνεύει τα βαρυτικά κύματα χαμηλής συχνότητας που παράγουν οι συγχωνεύσεις υπερμεγεθών μαύρων τρυπών, συχνότητες πολύ χαμηλές για επίγειους ανιχνευτές όπως ο LIGO και ο Virgo. «Αυτό συνδέει όσα βλέπουν τα τηλεσκόπια με όσα θα ακούσει το LISA», δήλωσε ο Venumadhav.eurekalert