Στο σύμπαν μερικά από τα πιο δραματικά γεγονότα συμβαίνουν όταν μια μαύρη τρύπα συναντήσει αστέρα νετρονίων. Ο αστέρας νετρονίων είναι ένα εξαιρετικά πυκνό υπόλοιπα, ενός τεράστιου άστρου. Φανταστείτε την μάζα του Ήλιου συναντήσει να συμπιεστεί σε μια σφαίρα πλάτους μερικών δεκάδων χιλιομέτρων (o ήλιος έχει διάμετρο 1.39 εκατομμύρια χιλιόμετρα). Όταν λοιπόν ένας αστέρας νετρονίων μπαίνει σε μια σπειροειδή τροχιά με μια μαύρη τρύπα, το αποτέλεσμα είναι ένα από τα πιο βίαια θεάματα στη φύση!
Για να καταλάβουμε πόσο βίαιη είναι η συνάντηση, θα πρέπει να κατανοήσουμε πόσο ακραία είναι αυτά τα δύο ουράνια αντικείμενα. Μια μαύρη τρύπα είναι μια περιοχή του χώρου, όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που ούτε το φως δε μπορεί να ξεφύγει από αυτή, όταν περάσει τον ορίζοντα γεγονότων. Σχηματίζεται όταν τα μεγαλύτερα και πιο ογκώδη αστέρια του Σύμπαντος καταρρέουν στο τέλος της ζωής τους, δημιουργώντας ένα σημείο άπειρης πυκνότητας και τεράστιας βαρύτητας.
Από την άλλη, ο αστέρας νετρονίων είναι αυτό που σχηματίζεται από την ίδια ακριβώς διαδικασία, αλλά σε άστρα ελαφρώς μικρότερου όγκου, που εκρήγνυται σε σουπερνόβα. Η έκρηξη είναι τόσο βίαιη, που συνθλίβει τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια του άστρου και τα μετατρέπει σε νετρόνια. Με αυτό τον τρόπο δημιουργεί ύλη τόσο πυκνή, που ένα κουταλάκι του γλυκού από αυτό το υλικό θα ζύγιζε περίπου έξι δισεκατομμύρια τόνους στη Γη. Πρόκειται για τεράστιες σφαίρες σε μέγεθος μεγάλης πόλης, που περιστρέφονται απίστευτα γρήγορα, με μερικές εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο. Τα μαγνητικά τους πεδία είναι τρισεκατομμύρια φορές ισχυρότερα από αυτά της Γης.
Τώρα, ερευνητές του Caltech, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή θεωρητική αστροφυσικής, Elias Most, χρησιμοποίησαν ισχυρούς υπερυπολογιστές για να προσομοιώσουν τι θα συνέβαινε τις τελευταίες στιγμές πριν από μια σύγκρουση μεταξύ ενός αστέρα νετρονίων και μιας μαύρης τρύπας.
Περίπου ένα δευτερόλεπτο πριν η μαύρη τρύπα καταπιεί τον αστέρα νετρονίων, η επιφάνεια του άστρου ανοίγει σαν κέλυφος αυγού. Η τεράστια και μεγαλύτερη βαρύτητα της μαύρης τρύπας τεντώνει τόσο πολύ τον φλοιό του άστρου που τον σκίζει. Αυτό δημιουργεί αστρικούς σεισμούς, παρόμοιους με αυτούς του πλανήτη μας, αλλά στον χώρο γύρω του. όταν η επιφάνεια ραγίζει, το μαγνητικό πεδίο του αστέρα νετρονίων δονείται βίαια. Αυτό δημιουργεί κυματισμούς που ονομάζονται κύματα Alfvén, τα οποία τελικά παράγουν μια έκρηξη ραδιοσημάτων που θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν μελλοντικά τηλεσκόπια.
Καθώς ο αστέρας νετρονίων πλησιάζει τη μαύρη τρύπα, ακόμα πιο ακραίες φυσικές συνθήκες παίρνουν τον έλεγχο. Όταν ο αστέρας τελικά βυθιστεί στη μαύρη τρύπα, δημιουργεί αυτό που ονομάζουμε τεράστια κρουστικά κύματα, τα πιο ισχυρά κύματα που έχουν προβλεφθεί στο σύμπαν. Πρόκειται για ένα κοσμικό τσουνάμι, που ξεκινούν μικρά αλλά καταλήγουν σε απίστευτα βίαιες εκρήξεις ενέργειας.
Ίσως το πιο εκπληκτικό είναι ότι οι προσομοιώσεις αποκάλυψαν κάτι που δεν έχει ξαναδεί κανείς: τη γέννηση ενός πάλσαρ μαύρης τρύπας. Όταν η μαύρη τρύπα καταναλώνει το αστέρι νετρονίων, απορροφά επίσης το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του. Αλλά οι μαύρες τρύπες δεν θέλουν αυτή τη μαγνητική «αποσκευή», γι’ αυτό ουσιαστικά την πετάνε καθώς περιστρέφονται, δημιουργώντας μαγνητικούς ανέμους που σαρώνουν το διάστημα σαν δέσμη φάρου. Αυτός ο «κοσμικός φάρος» διαρκεί λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, εκπέμποντας εκρήξεις ακτίνων Χ και ακτίνων γάμμα απίστευτης έντασης και ενέργειας, πριν σβήσει για πάντα.
Άρης: Πόσο πιθανή είναι η ύπαρξη ζωής;
Αυτές οι προσομοιώσεις βοηθούν τους αστρονόμους να γνωρίζουν τι αναζητούν όταν σαρώνουν τον ουρανό με τα τηλεσκόπια. Ενώ έχουμε ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα από συγκρούσεις μαύρων τρυπών χρησιμοποιώντας όργανα όπως το LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), δεν έχουμε δει ακόμη τις φωτεινές εκπομπές που μπορεί να συνοδεύουν τις συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων-μαύρων τρυπών.
Σύμφωνα με την μελέτη, αυτές οι κοσμικές συγκρούσεις μπορεί να παράγουν ανιχνεύσιμα ραδιοσήματα τόσο όταν ο αστέρας νετρονίων ραγίζει, όσο και όταν καταβροχθιστεί από την μαύρη τρύπα και σχηματιστούν τα κρουστικά κύματα. Τα μελλοντικά τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένης της προγραμματισμένης σειράς 2.000 ραδιοφωνικών πιάτων του Caltech στη Νεβάδα, θα μπορούσαν να είναι σε θέση να καταγράψουν αυτές τις σύντομες κοσμικές κραυγές.
Οι επιστήμονες εργάζονται τώρα για να ανιχνεύσουν αυτές τις συγχωνεύσεις έως και ένα λεπτό πριν συμβούν, χρησιμοποιώντας ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων. Αυτό θα έδινε στους αστρονόμους πολύτιμο χρόνο να στρέψουν τα τηλεσκόπιά τους στο σωστό σημείο στον ουρανό για να καταγράψουν το φωτεινό σόου που συνοδεύει αυτές τις κοσμικές καταστροφές.
Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στη σελίδα του Caltech.
