Ανακαλύφθηκε η πιο μεγάλη και μακρινή συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών

Ένα νέο και σημαντικό επίτευγμα σημείωσαν οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων LIGO (ΗΠΑ) και VIRGO (Ευρώπη). Ανακάλυψαν την κατακλυσμική σύγκρουση και συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών, των πιο μακρινών και με μεγαλύτερη μάζα μέχρι σήμερα.

Από τη σύγκρουση, που συνέβη όταν το σύμπαν είχε σχεδόν τη μισή σημερινή ηλικία του, περίπου επτά δισεκατομμύρια έτη, προέκυψε μια μαύρη τρύπα με μάζα όσο 142 ήλιοι, ενώ παράλληλα στο σύμπαν εκτοξεύθηκαν βαρυτικά κύματα με ενέργεια όσο οκτώ ήλιοι.

Η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα του ζεύγους της σύγκρουσης είχε 85 ηλιακές μάζες (η ίδια με τη σειρά της είχε μάλλον προέλθει από την προγενέστερη συγχώνευση δύο άλλων μαύρων τρυπών), ενώ η μικρότερη 66 ηλιακές μάζες.

Πρόκειται κατά πάσα πιθανότητα για την πρώτη άμεση παρατήρηση της γέννησης μιας μαύρης τρύπας ενδιάμεσου μεγέθους, ένα διαστημικό αντικείμενο που έως τώρα ξέφευγε από τους αστρονόμους. Οι ενδιάμεσου μεγέθους μαύρες τρύπες έχουν μάζα ισοδύναμη με 100 έως 100.000 ήλιους. Οι μικρότερες έχουν μάζα μερικές δεκάδες ήλιους, ενώ οι πολύ μεγαλύτερες με εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών (και του δικού μας).

«Εδώ και καιρό ψάχναμε για μια ενδιάμεσου μεγέθους μαύρη τρύπα, ώστε να γεφυρώσουμε το κενό ανάμεσα στις μαύρες τρύπες με αστρική μάζα και τις υπερμεγέθεις. Τώρα έχουμε πια την απόδειξη ότι οι ενδιάμεσες μαύρες τρύπες όντως υπάρχουν», δήλωσε ο δρ Κρίστοφερ Μπέρι του Πανεπιστημίου Northwestern του Ιλινόις.

Το νέο βαρυτικό σήμα (GW190521), το οποίο διήρκεσε μόλις ένα δέκατο του δευτερολέπτου, έγινε αρχικά αντιληπτό τον Μάιο του 2019 και ακολούθησε η χρονοβόρα ανάλυση του, εωσότου γίνουν τώρα οι σχετικές δημοσιεύσεις στα περιοδικά φυσικής «Physical Review Letters» και αστροφυσικής «Astrophysical Journal Letters».

Η πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων είχε γίνει το 2015

Μεταξύ των ερευνητών είναι η διακεκριμένη Ελληνίδα αστροφυσικός της διασποράς Βίκυ Καλογερά, καθηγήτρια στο Northwestern και επικεφαλής του Κέντρου Διεπιστημονικής Εξερεύνησης και Έρευνας στην Αστροφυσική (CIERA) του αμερικανικού πανεπιστημίου. Όπως δήλωσε, με αφορμή τη νέα ανακάλυψη, οι ερευνητές έθεσαν επί τάπητος το ερώτημα «αν κάτι εντελώς καινούριο παρήγαγε αυτά τα βαρυτικά κύματα και όχι μια συγχώνευση μαύρων οπών».

Μεταξύ άλλων, τόνισε, οι επιστήμονες εξέτασαν «κατά πόσο ίσως τα βαρυτικά κύματα δημιουργήθηκαν από ένα καταρρέον άστρο στο γαλαξία μας. Το σήμα θα μπορούσε επίσης να προέρχεται από μια κοσμική χορδή που δημιουργήθηκε αμέσως μετά τον πληθωρισμό στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος. Όμως καμία από αυτές τις εξωτικές δυνατότητες δεν ταιριάζει με τα δεδομένα τόσο καλά όσο μια συγχώνευση μαύρων τρυπών».

Η ιστορική πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων είχε γίνει το 2015. Ο τελευταίος γύρος λειτουργίας του LIGO (δύο ανιχνευτές μήκους τεσσάρων χιλιομέτρων στις ΗΠΑ και 1.300 συνεργαζόμενοι ερευνητές) και του VIRGO (ένας ανιχνευτής μήκους τριών χιλιομέτρων στην Πίζα της Ιταλίας και περισσότεροι από 580 επιστήμονες από 13 ευρωπαϊκές χώρες, μεταξύ των οποίων η Ελλάδα) κράτησε από τον Απρίλιο 2019 έως τον Μάρτιο 2020. Εντόπισε 56 πιθανά βαρυτικά κύματα, εκ των οποίων τέσσερα έχουν επιβεβαιωθεί έως τώρα (το τέταρτο περιστατικό είναι αυτό της γέννησης της ενδιάμεσης μαύρης τρύπας).

Εκτός από τη σημαντική δραστηριότητα της Βίκυς Καλογερά στην κοινοπραξία LIGO στην άλλη όχθη του Ατλαντικού, υπάρχει και στην κοινοπραξία VIRGO μια διακεκριμένη ελληνική παρουσία χάρη στον καθηγητή Σταύρο Κατσανέβα του Πανεπιστημίου Ντενί Ντιντερό του Παρισιού, διευθυντή του Ευρωπαϊκού Βαρυτικού Παρατηρητηρίου (EGΟ), το οποίο έχει δημιουργηθεί με γαλλο-ιταλική πρωτοβουλία.

Πηγή ΑΠΕ ΜΠΕ