Τα αστέρια δείχνουν ασυνήθιστη μαύρη τρύπα στον γαλαξία μας.

Χτενίζοντας εικόνες δυόμισι δεκαετιών από τα αρχεία του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, οι αστροφυσικοί μπορεί να έχουν ανακαλύψει στοιχεία μιας κοντινής μαύρης τρύπας που θα μπορούσε να είναι τουλάχιστον 8.200 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο.

Εάν περαιτέρω μελέτες μπορούν να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσματα, το αντικείμενο θα είναι η δεύτερη μεγαλύτερη μαύρη τρύπα που βρέθηκε στον γαλαξία μας. Θα μπορούσε επίσης να είναι ο ισχυρότερος υποψήφιος για μια ενδιάμεση μαύρη τρύπα - ένα αντικείμενο στην αινιγματική "κανέναν άνθρωπο" μεταξύ των "υπερμεγάλων" μαύρων οπών που πιστεύεται ότι βρίσκονται στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών και πολύ μικρότερων που ζυγίζουν περίπου όσο ένα μεγάλο αστέρι.

Γρήγορα κινούμενα αστέρια

Ο αστροφυσικός Maximilian Häberle στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας και οι συνεργάτες του εξέτασαν περισσότερες από 500 εικόνες του ω Κενταύρου, ενός πυκνού αστρικού σμήνους με 10 εκατομμύρια αστέρια περίπου 18.000 έτη φωτός (5,43 kiloparsecs) από το ηλιακό σύστημα. Οι εικόνες ελήφθησαν κυρίως για τη βαθμονόμηση των οργάνων του τηλεσκοπίου Hubble κατά τη διάρκεια των ετών.

Η ομάδα συνένωσε τις εικόνες μεταξύ τους για να ανακατασκευάσει την κίνηση περισσότερων από 150.000 αστεριών στο σμήνος. Τα περισσότερα αστέρια κινήθηκαν όπως προβλέπουν τα θεωρητικά μοντέλα, λέει ο Häberle. «Αλλά τότε υπήρχαν κάποιοι που κινήθηκαν πιο γρήγορα». Επτά αστέρια, όλα κοντά στο κέντρο του ω Κενταύρου, κινούνταν πολύ γρήγορα για να συγκρατηθούν μόνο από τη βαρύτητα του σμήνους.

Αυτό υποδηλώνει ότι τα αστέρια επιταχύνθηκαν από τη βαρυτική έλξη ενός τεράστιου αντικειμένου, όπως μια μαύρη τρύπα. Από τις ταχύτητες των άστρων, θα έπρεπε να ζυγίζει τουλάχιστον 8.200 ηλιακές μάζες, αλλά θα μπορούσε να ζυγίζει έως και 50.000 ήλιους. «Δεν ξέραμε εκ των προτέρων αν θα το βρίσκαμε ή όχι», λέει ο Häberle. «Ήταν λίγο επικίνδυνο και δεν θα μπορούσαμε να βρούμε τίποτα».

«Είναι ένα δύσκολο πείραμα» και τα στοιχεία για την ύπαρξη μιας μαύρης τρύπας «απέχουν ακόμη πολύ από το να είναι οριστικά», λέει ο Gerry Gilmore, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, στο Ηνωμένο Βασίλειο. Συγκεκριμένα, τα δεδομένα δεν δείχνουν ακόμη σημάδια των τροχιών που περιφέρονται η μία γύρω από την άλλη, όπως αναμένεται από ένα τεράστιο αντικείμενο, όπως θα συνέβαινε για αστέρια που περιφέρονται γύρω από ένα τεράστιο αντικείμενο. Στην περίπτωση του Τοξότη Α*, της μαύρης τρύπας των 4,3 εκατομμυρίων ηλιακής μάζας στο κέντρο του Γαλαξία, Χρόνια παρατήρησης βρήκε αδιάψευστα στοιχεία τέτοιων κυρτών μονοπατιών - ένα για τους δύο κορυφαίους ερευνητές το 2020 βραβείο Νόμπελ έλαβε. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia ανακάλυψε επίσης μερικές αδρανείς μαύρες τρύπες σε σχήμα αστεριού από την κίνηση ενός μεμονωμένου αστεριού ².

Οι περισσότερες μαύρες τρύπες έχουν ανακαλυφθεί τις τελευταίες πέντε δεκαετίες χρησιμοποιώντας ακτινοβολία όπως ακτίνες Χ ή ραδιοκύματα ³παράγεται από υπερθερμασμένο αέριο που εισέρχεται σπειροειδή μέσα στην τρύπα. Ο πρώτος υπαινιγμός της ύπαρξης του Τοξότη Α* ήταν στην πραγματικότητα μια ραδιοψυχρή πηγή - αν και όχι πολύ φωτεινή. Όμως δεν βρέθηκαν τέτοιες εκπομπές στον ω Κένταυρο.

Αινιγματικά μεσαία βάρη

Η μάζα του υποψηφίου αντικειμένου στον ω Κενταύριο θα το έβαζε σαφώς στην περιοχή των ενδιάμεσων μαύρων οπών, γενικά μεταξύ 100 και 100.000 ηλιακών μαζών. Μέχρι στιγμής, η μόνη σταθερή απόδειξη για μαύρες τρύπες σε αυτήν την περιοχή προέρχεται από την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων που παράγονται από δύο μαύρες τρύπες που συγχωνεύονται. Ένα τέτοιο γεγονός παρατηρήθηκε το 2019, λέγεται ότι δημιούργησε ένα αντικείμενο περίπου 150 ηλιακών μαζών.

Η αναζήτηση για μεσαίου μεγέθους μαύρες τρύπες έχει μακρά ιστορία ισχυρισμών που αργότερα καταρρίπτονται. Οι αστροφυσικοί υποπτεύονται εδώ και καιρό ότι ορισμένες πηγές «υπερφωτεινών» ακτίνων Χ θα μπορούσαν να είναι μαύρες τρύπες αυτού του μεγέθους. Αλλά οι περισσότεροι από αυτούς τους υποψήφιους έχουν πλέον αποδειχθεί ότι είναι αστέρια νετρονίων, τα οποία λάμπουν ασυνήθιστα έντονα απορροφώντας υπερθερμασμένο υλικό από ένα συνοδό αστέρι. «Αυτά πιθανότατα συνδέονται με «κανονικά» νεαρά δυαδικά συστήματα», λέει η Giuseppina Fabbiano, αστροφυσικός στο Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian στο Cambridge της Μασαχουσέτης.

Παραμένουν μεγάλα ερωτήματα - συμπεριλαμβανομένου του πώς μερικές μαύρες τρύπες γίνονται υπερμεγέθεις και εάν είναι αποτέλεσμα πολλαπλών συγχωνεύσεων, ξεκινώντας από αστρικές μαύρες τρύπες και συνεχίζοντας σε ενδιάμεσες μάζες όπως αυτή του υποψηφίου στον Κενταύριο.

Η ομάδα σχεδιάζει τώρα περαιτέρω μελέτες με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, λέει ο Häberle. Ενώ τα δεδομένα του Hubble θα δείξουν μόνο πώς κινούνται τα αστέρια σε όλο το οπτικό πεδίο, τα φάσματα των αστεριών θα δείχνουν πώς μετακινούνται κατά μήκος της οπτικής γραμμής, επιτρέποντας στους αστρονόμους να ανακατασκευάσουν τις ταχύτητες τους σε πλήρη 3D.