Τι συμβαίνει όταν ένα άστρο πέφτει σε μια μελανή οπή: η περίπτωση του γαλαξία ESO 583-G004

Η σύγκρουση μεταξύ ενός άστρου και μιας μαύρης τρύπας είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο όσο και ενδιαφέρον αστρονομικό συμβάν (δείτε και τα σχετικά άρθρα εδώ και εδώ). Από θεωρητική σκοπιά, μπορεί να μελετηθεί μέσω της σχετικιστικής μαγνητοϋδροδυναμικής (GRMHD), δίνοντάς μας κάποιες αρκετά ακριβείς  προβλέψεις. Από παρατηρησιακής άποψης, ένα τέτοιο γεγονός μπορούμε να το μελετήσουμε -όπως πάντα- φασματοσκοπικά. Πρόσφατα μάλιστα, καταφέραμε να παρατηρήσουμε με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble μια τέτοια σύγκρουση σε πραγματικό χρόνο! 

Με τη λέξη “σύγκρουση” ίσως δημιουργούνται κάποιες παρερμηνείες, καθώς στην πραγματικότητα μετωπικές συγκρούσεις μεταξύ οποιωνδήποτε αστρικών σωμάτων είναι εξαιρετικά σπάνιες. Στην πραγματικότητα, πολύ πιο συχνά ένα άστρο το οποίο προσεγγίζει υπερβολικά κοντά μια μαύρη τρύπα παραμορφώνεται σε μεγάλο βαθμό από τις παλιρροϊκές δυνάμεις μέχρι που καταστρέφεται ολοσχερώς. Στη συνέχεια, η ύλη από την οποία απαρτιζόταν το άστρο μπαίνει σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα, σχηματίζοντας εν τέλει μια τοροειδή μορφή (δηλαδή σαν ένα ντόνατ με τη μαύρη τρύπα στο κέντρο). Η ύλη αυτή χάνει ενέργεια σιγά- σιγά καθώς προσπίπτει στη μαύρη τρύπα, με αποτέλεσμα να θερμαίνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, εκλύοντας ταυτόχρονα τεράστια ποσότητα ενέργειας με τη μορφή ακτινοβολίας, συγκεκριμένα ακτίνες Χ και γ. 

Αφορμή της συζήτησης μας είναι οι παρατηρήσεις ακριβώς ενός τέτοιου γεγονότος στο κέντρο του γαλαξία ESO 583-G004, όπου και έγινε το μοιραίο. Είναι δύσκολο να διακρίνουμε τις λεπτομέρειες, αφού ο γαλαξίας είναι σε απόσταση 300 εκατομμυρίων ετών φωτός, αλλά φασματοσκοπικές μελέτες φανερώνουν την ύπαρξη διαφόρων στοιχείων, όπως υδρογόνου και άνθρακα, σε έναν τόρο αερίου και σκόνης με μέγεθος περίπου όσο το ηλιακό μας σύστημα. Παρατηρώντας την άκρη αυτού του τόρου, βλέπουμε έναν αστρικό άνεμο που προέρχεται από τη μελάνη οπή και κινείται με ταχύτητα 3% της ταχύτητας του φωτός. 

Οι συγκρούσεις άστρων και μελανών οπών είναι ένα φαινόμενο που ακόμα δεν κατανοούμε τελείως. Η πλήρης κατανόηση απαιτεί την παρατήρηση πολλών τέτοιων συγκρούσεων σε διάφορα μήκη κύματος και τη σύγκριση με τα θεωρητικά μας μοντέλα αλλά δυστυχώς μέχρι τώρα έχουμε μόνο 100 τέτοιες παρατηρήσεις. Σε έναν γαλαξία με μια υπερμεγέθη μελάνη οπή στο κέντρο του, τέτοια φαινόμενα υπολογίζεται στατιστικά πως συμβαίνουν μια φορά ανά 100.000 χρόνια και δυστυχώς θα χρειαστούν πολλές ακόμα παρατηρήσεις μέχρι να μπορέσουμε να κατανοήσουμε το φαινόμενο στην πλήρη του έκταση. 

Τα αποτελέσματα αυτά παρουσιάστηκαν στο 241st meeting of the American Astronomical Society στο Seattle της Washington.