Πόσο πολύ μπορεί να μεγαλώσει μία μαύρη τρύπα;
Οι περισσότεροι γαλαξίες φιλοξενούν μια τεράστιας μάζας μαύρη τρύπα στο κέντρο τους. Γύρω από αυτήν είναι μια περιοχή του διαστήματος όπου μια ποσότητα αερίου εγκαθίσταται σε ένα δίσκο, που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα. Το αέριο μπορεί να χάσει ενέργεια και έτσι να πέσει προς τα μέσα, τροφοδοτώντας τη μαύρη τρύπα. Αλλά αυτοί οι δίσκοι είναι γνωστό ότι είναι ασταθείς και επιρρεπείς για να καταρρεύσουν σε σχηματισμός άστρων.
Θεωρητικά, μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να αυξηθεί τόσο πολύ που να καταπίνει το σταθερό μέρος του δίσκου και να τον καταστρέφει. Ωστόσο, οι περισσότεροι επιστήμονες πίστευαν ότι οι μαύρες τρύπες δεν θα μπορούσαν στην πραγματικότητα να το επιτύχουν αυτό.
«Δεν συνέβη αυτό σε μας για να ανησυχείτε γι “αυτό, Η μάζα που απαιτείται ήταν πολύ μεγάλη,» λέει ο Andrew King του πανεπιστημίου του Λέστερ.
Όμως υπήρχε η υποψία από τις παρατηρήσεις μας ότι ένα τέτοιο όριο θα πρέπει να υπάρχει για τις μαύρες τρύπες. Το 2008, μια ανεξάρτητη ομάδα με επικεφαλής τον Priya Natarajan του Πανεπιστημίου του Yale και του Ezequiel Treister του Πανεπιστημίου Concepcion στη Χιλή, θεώρησε ότι οι μαύρες τρύπες έκαναν γιορτή στο πρώιμο σύμπαν.
Λαμβάνοντας υπόψη το που υλικό έχουν καταπιεί οι μαύρες τρύπες από την αρχή της δημιουργίας του σύμπαντος, όπως ισχυρίστηκαν, θα μπορούσαν οι μαύρες τρύπες να έχουν αναπτυχθεί σε μέγεθος περίπου 50 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζων.
Μεγάλο εύρημα
Μετά την ανακάλυψη των πολύ μεγάλων μαύρων οπών κατά τα τελευταία χρόνια, ο Andrew King μπόρεσε να επανέλθει στο θέμα αυτό. Οι βαρύτερες μαύρες τρύπες που έχουμε έως τώρα δει, έχουν μάζα έως και 40 δισεκατομμύρια φορές αυτής του ήλιου μας, η οποία οδήγησε τον Andrew King να υπολογίσει πόσο μεγάλη θα πρέπει να είναι η μαύρη τρύπα για να μην σχηματισθεί ο δίσκος γύρω από την μαύρη τρύπα. Έτσι, υπολόγισε ότι με μια μάζα 50 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών και τα προηγούμενα ευρήματα ταιριάζουν.
Χωρίς τον δίσκο, η μαύρη τρύπα θα σταματήσει να αυξάνεται, καθιστώντας αυτό το νούμερο το ανώτατο όριο. Ο μόνος τρόπος που θα μπορούσε να μεγαλώνει κι άλλο, θα ήταν αν ένα αστέρι έπεφτε κατ “ευθείαν ή μια άλλη μαύρη τρύπα συγχωνευόταν με αυτήν. Αλλά καμιά άλλη διαδικασία δεν θα παχύνει την μαύρη τρύπα τόσο αποτελεσματικά όσο ένας δίσκος αερίου.
Όμως υπήρχε η υποψία από τις παρατηρήσεις μας ότι ένα τέτοιο όριο θα πρέπει να υπάρχει για τις μαύρες τρύπες. Το 2008, μια ανεξάρτητη ομάδα με επικεφαλής τον Priya Natarajan του Πανεπιστημίου του Yale και του Ezequiel Treister του Πανεπιστημίου Concepcion στη Χιλή, θεώρησε ότι οι μαύρες τρύπες έκαναν γιορτή στο πρώιμο σύμπαν.
Λαμβάνοντας υπόψη το που υλικό έχουν καταπιεί οι μαύρες τρύπες από την αρχή της δημιουργίας του σύμπαντος, όπως ισχυρίστηκαν, θα μπορούσαν οι μαύρες τρύπες να έχουν αναπτυχθεί σε μέγεθος περίπου 50 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζων.
Μεγάλο εύρημα
Μετά την ανακάλυψη των πολύ μεγάλων μαύρων οπών κατά τα τελευταία χρόνια, ο Andrew King μπόρεσε να επανέλθει στο θέμα αυτό. Οι βαρύτερες μαύρες τρύπες που έχουμε έως τώρα δει, έχουν μάζα έως και 40 δισεκατομμύρια φορές αυτής του ήλιου μας, η οποία οδήγησε τον Andrew King να υπολογίσει πόσο μεγάλη θα πρέπει να είναι η μαύρη τρύπα για να μην σχηματισθεί ο δίσκος γύρω από την μαύρη τρύπα. Έτσι, υπολόγισε ότι με μια μάζα 50 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών και τα προηγούμενα ευρήματα ταιριάζουν.
Χωρίς τον δίσκο, η μαύρη τρύπα θα σταματήσει να αυξάνεται, καθιστώντας αυτό το νούμερο το ανώτατο όριο. Ο μόνος τρόπος που θα μπορούσε να μεγαλώνει κι άλλο, θα ήταν αν ένα αστέρι έπεφτε κατ “ευθείαν ή μια άλλη μαύρη τρύπα συγχωνευόταν με αυτήν. Αλλά καμιά άλλη διαδικασία δεν θα παχύνει την μαύρη τρύπα τόσο αποτελεσματικά όσο ένας δίσκος αερίου.
«Αν δεν συγχωνευθεί με ένα άλλο τέρας, δεν θα είχε σχεδόν καμία διαφορά στην μάζα της μια μαύρη τρύπα, » λέει ο King.
Αν και ο Priya Natarajan έφτασε σε ένα παρόμοιο όριο, σκέφτεται ότι η προσέγγιση του King θα μπορούσε να είναι μια μία υπεραπλούστευση.
Αν και ο Priya Natarajan έφτασε σε ένα παρόμοιο όριο, σκέφτεται ότι η προσέγγιση του King θα μπορούσε να είναι μια μία υπεραπλούστευση.
Οι υπολογισμοί του King έχουν επικεντρωθεί στη σταθερότητα του δίσκου του αερίου, αλλά ο Natarajan υποστηρίζει ότι δεν μπορεί κανείς να αγνοήσει την ποσότητα του αερίου γύρω από τη μαύρη τρύπα.
Καθώς ένα θερμό αέριο περιστρέφεται πέφτοντας μέσα σε μια μαύρη τρύπα, το υπόλοιπο τμήμα του αέριου δίσκου εκπέμπει ακτίνες Χ, που ξεκαθαρίζει το περιβάλλον – κάτι που σημαίνει ότι μια μαύρη τρύπα που τροφοδοτείται πολύ γρήγορα με αέριο, μπορεί αργότερα να εμποδίσει να πέσει μέσα κι άλλο αέριο. Η διαθέσιμη ποσότητα του αερίου βοηθά να καθοριστεί πότε θα συμβεί αυτό.
«Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη το περιβάλλον του κέντρου του γαλαξία στον οποίο είναι ενσωματωμένη η μαύρη τρύπα,» λέει ο Natarajan. «Δεν είναι αρκετό να δούμε μόνο την βαρυτική σταθερότητα της μαύρης τρύπας.»
Πηγή: https://www.newscientist.com/article/dn28647-black-holes-have-a-size-limit-of-50-billion-suns/
Καθώς ένα θερμό αέριο περιστρέφεται πέφτοντας μέσα σε μια μαύρη τρύπα, το υπόλοιπο τμήμα του αέριου δίσκου εκπέμπει ακτίνες Χ, που ξεκαθαρίζει το περιβάλλον – κάτι που σημαίνει ότι μια μαύρη τρύπα που τροφοδοτείται πολύ γρήγορα με αέριο, μπορεί αργότερα να εμποδίσει να πέσει μέσα κι άλλο αέριο. Η διαθέσιμη ποσότητα του αερίου βοηθά να καθοριστεί πότε θα συμβεί αυτό.
«Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη το περιβάλλον του κέντρου του γαλαξία στον οποίο είναι ενσωματωμένη η μαύρη τρύπα,» λέει ο Natarajan. «Δεν είναι αρκετό να δούμε μόνο την βαρυτική σταθερότητα της μαύρης τρύπας.»
Πηγή: https://www.newscientist.com/article/dn28647-black-holes-have-a-size-limit-of-50-billion-suns/
http://arxiv.org/abs/1511.08502
physics4u.blog με δικές μου διορθώσεις
physics4u.blog με δικές μου διορθώσεις
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου