Μια νέα έρευνα σε μια κατηγορία γαλαξιών που είναι γνωστοί ως Συμπαγή Συμμετρικά Αντικείμενα ή CSO αποκάλυψε ότι τα αντικείμενα αυτά δεν είναι εντελώς αυτό που φαίνονται. Τα CSO είναι ενεργοί γαλαξίες που φιλοξενούν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στους πυρήνες τους, από τις οποίες ξεπηδούν δύο πίδακες που ταξιδεύουν προς αντίθετες κατευθύνσεις με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Αλλά συγκριτικά με άλλους γαλαξίες που διαθέτουν πίδακες, οι συγκεκριμένοι δεν εκτείνονται σε μεγάλες αποστάσεις και είναι πολύ πιο συμπαγείς. Για πολλές δεκαετίες, οι αστρονόμοι υποπτεύονταν ότι τα CSO ήταν απλώς νέα και ότι οι πίδακές τους θα ταξίδευαν τελικά σε μεγαλύτερες αποστάσεις.
Τώρα, σε τρεις διαφορετικές εργασίες στο Astrophysical Journal, μια ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τον Anthony (Tony) Readhead, επίτιμο μέλος του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) στην Κρήτη και ομότιμο καθηγητή Αστρονομίας Robinson του Caltech, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα CSOs δεν είναι νέα, αλλά έχουν μια σχετικά σύντομη ζωή.
«Αυτά τα CSO δεν είναι νέα», εξηγεί σε μια ανακοίνωση στο Caltech ο Readhead. «Δεν θα αποκαλούσατε νέο έναν 12χρονο σκύλο, παρόλο που έχει ζήσει μικρότερη ζωή από έναν ενήλικο άνθρωπο. Αυτά τα αντικείμενα είναι ένα ξεχωριστό είδος από μόνα τους που ζουν και πεθαίνουν μέσα σε χιλιάδες χρόνια αντί για τα εκατομμύρια χρόνια που συνηθίζεται στους γαλαξίες με μεγαλύτερους πίδακες».
Στο βίντεο που ακολουθεί παρουσιάζεται σχηματικά ο τρόπος δημιουργίας ενός CSO
Black Holes Munching on Single Massive Stars from NRAO Outreach on Vimeo.
Στις νέες εργασίες, η ομάδα μελέτησε τη βιβλιογραφία και παλαιότερες παρατηρήσεις περισσότερων από 3.000 υποψήφιων Συμπαγών Συμμετρικών Αντικειμένων (CSO) και επαλήθευσε ως πραγματικά 64, ενώ εντόπισε και 15 επιπλέον. Όλα αυτά τα αντικείμενα είχαν παρατηρηθεί προηγουμένως από το Very Long Baseline Array (VLBA) του Εθνικού Παρατηρητηρίου Ραδιοαστρονομίας, το οποίο χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF), ενώ κάποια είχαν παρατηρηθεί από άλλα ραδιοτηλεσκόπια υψηλής ανάλυσης. «Ωστόσο, οι παρατηρήσεις του VLBA είναι οι πιο ακριβείς στην αστρονομία, παρέχοντας εικόνες με λεπτομέρειες που ισοδυναμούν με τη μέτρηση του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας σε απόσταση 100 μιλίων», προσθέτει ο Readhead.
Η ανάλυση της ομάδας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα CSOs εκτοξεύουν πίδακες για 5.000 χρόνια ή λιγότερο και στη συνέχεια σβήνουν. Όσο για το τι τροφοδοτεί αυτούς τους βραχύβιους πίδακες, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι είναι ένας παλιρροϊκός θρυμματισμός (Tidal Disruption Event, TDE) που συμβαίνει όταν ένα μεμονωμένο αστέρι περιπλανιέται πολύ κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα και καταβροχθίζεται από αυτήν.
«Πιστεύουμε ότι ένα μεμονωμένο αστέρι διαλύεται και στη συνέχεια όλη αυτή η ενέργεια διοχετεύεται σε πίδακες κατά μήκος του άξονα γύρω από τον οποίο περιστρέφεται η μαύρη τρύπα», λέει ο Readhead. «Η γιγαντιαία μαύρη τρύπα ξεκινά ως αόρατη για εμάς και όταν καταναλώνει ένα αστέρι, μπουμ! Η μαύρη τρύπα έχει καύσιμα και μπορούμε να τη δούμε». Σύμφωνα με τους αστρονόμους, οι πίδακες CSO σχηματίζονται πιθανότατα όταν μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα καταβροχθίζει όχι ένα οποιοδήποτε αστέρι, αλλά ένα πολύ μεγάλου μεγέθους αστέρι.
Η εικόνα ελήφθη από το Very Long Baseline Array (VLBA) και δείχνει δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες εμφανίζονται ως κηλίδες με κόκκινες λωρίδες. Οι μαύρες τρύπες βρίσκονται στο κέντρο ενός ελλειπτικού γαλαξία. Τα χρώματα αντιπροσωπεύουν διαφορετικές φασματικές κλίσεις στη ραδιοεκπομπή, με το κόκκινο να δείχνει τις πιο συμπαγείς περιοχές γύρω από τις μαύρες τρύπες. Η μαύρη τρύπα στα δεξιά έχει πιθανότατα πρόσφατα καταβροχθίσει ένα τεράστιο άστρο, γεγονός που την έκανε να εκτοξεύσει δύο υπερταχείς πίδακες. Τα άκρα αυτών των πιδάκων εμφανίζονται ως πράσινες κηλίδες πάνω και κάτω από τη μαύρη τρύπα. Αυτό το αντικείμενο, που ονομάζεται J0405+3803, αναφέρεται ως Συμπαγές Συμμετρικό Αντικείμενο (CSO), επειδή οι πίδακές του είναι σχετικά κοντά (ή συμπαγείς) και μικρής διάρκειας ζωής, σε σύγκριση με άλλες μαύρες τρύπες με πολύ μεγαλύτερους πίδακες. Πηγή:Caltech
Η εικόνα από το Very Long Baseline Array (VLBA), δείχνει το Συμπαγές Συμμετρικό Αντικείμενο (CSO) γνωστό ως J1734+0926. Οι κόκκινες κηλίδες είναι τα άκρα ενός ισχυρού διπολικού πίδακα που προέρχεται από μια αόρατη μαύρη τρύπα. Πηγή: Caltech
Αυτή η απεικόνιση δείχνει πώς σχηματίζονται πιθανώς τα Συμπαγή Συμμετρικά Αντικείμενα ή CSO. Όταν ένα μεμονωμένο, τεράστιο αστέρι περιπλανιέται πολύ κοντά σε μια μαύρη τρύπα (αριστερά) καταβροχθίζεται από αυτή και την προκαλεί να εκτοξεύσει έναν υπερταχύ, διπολικό πίδακα (κέντρο). Ο πίδακας εκτείνεται προς τα έξω και τα θερμά του άκρα λάμπουν στα ραδιοκύματα (δεξιά). Πηγή:Caltech
Αναλύοντας την ποικιλόμορφη συλλογή ραδιοεικόνων των CSO, οι ερευνητές λένε ότι μπορούν να ανιχνεύσουν πώς τα αντικείμενα γερνούν με την πάροδο του χρόνου, σχεδόν σαν να κοιτάζουν ένα φωτογραφικό άλμπουμ της ζωής ενός CSO και να παρατηρήσουν πώς εξελίσσονται οι πίδακές του. Τα νεότερα CSO έχουν μικρότερους πίδακες που βρίσκονται πιο κοντά στις μαύρες τρύπες, ενώ τα γηραιότερα έχουν πίδακες που εκτείνονται πιο μακριά από τη μαύρη τρύπα τους.
Εάν οι ανακαλύψεις του Readhead και της ομάδας του επιβεβαιωθούν με πρόσθετες παρατηρήσεις, τα CSO θα προσφέρουν μια εντελώς νέα οδό για τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα ογκώδη αστέρια στα κέντρα των γαλαξιών αλληλεπιδρούν με τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.
«Αυτά τα αντικείμενα είναι πράγματι ένας ξεχωριστός πληθυσμός με τη δική τους ξεχωριστή προέλευση και είναι στο χέρι μας τώρα να μάθουμε περισσότερα γι' αυτά και για το πώς δημιουργήθηκαν», λέει ο Readhead. «Το γεγονός ότι μπορούμε να τα μελετήσουμε σε χρονικές κλίμακες ετών έως δεκαετιών και όχι εκατομμυρίων ετών έχει ανοίξει την πόρτα σε ένα εντελώς νέο μονοπάτι για τη μελέτη των υπερμεγέθων μαύρων οπών και των πολλών απροσδόκητων και απρόβλεπτων εκπλήξεων που κρύβουν».
Οι τρεις εργασίες στο Astrophysical Journal είναι:
Compact Symmetric Objects - I Towards a Comprehensive Bona Fide Catalog,
Compact Symmetric Objects – II Confirmation of a Distinct Population of High-Luminosity Jetted Active Galaxies
Compact Symmetric Objects – III Evolution of the High-Luminosity Branch and a Possible Connection with Tidal Disruption Events.
