Ανακάλυψη-σοκ: Υπάρχει κρυμμένο «κοσμικό ρολόι» δίπλα στη μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας;

Επιστήμονες υποψιάζονται ότι μια ταχύτατα περιστρεφόμενη και εξαιρετικά μαγνητική άστρο νετρονίων, γνωστό ως πάλσαρ, βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας. Η ανακάλυψη αυτή ενδέχεται να αλλάξει την κατανόησή μας για τον αριθμό αυτών των ακραίων «νεκρών» άστρων που κατοικούν κοντά στη γιγαντιαία μαύρη τρύπα του Γαλαξία, τον Τοξότη A* (Sgr A*).

Όπως όλα τα άστρα νετρονίων, τα πάλσαρ σχηματίζονται όταν άστρα με μάζα παρόμοια με του Ήλιου εξαντλούν το καύσιμό τους για πυρηνική σύντηξη και δεν μπορούν πλέον να αντισταθούν στη βαρυτική κατάρρευση. Παρότι η περιοχή του Γαλαξία μας γύρω από το κέντρο του θεωρείται πλούσια σε πάλσαρ, ο εντοπισμός τους είναι εξαιρετικά δύσκολος λόγω της πυκνότητας, της σκόνης και της έντονης ακτινοβολίας που επικρατούν εκεί.

Ωστόσο, τα ραδιοκύματα διαπερνούν ευκολότερα αυτή την περιοχή σε σχέση με το ορατό φως και άλλες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Γι’ αυτό και η πιθανή ανακάλυψη του νέου πάλσαρ έγινε από την ερευνητική ομάδα Breakthrough Listen, η οποία αναζητά ραδιοσήματα που θα μπορούσαν να αποτελούν «τεχνοϋπογραφές» νοήμονος εξωγήινης ζωής.

Η ομάδα πραγματοποίησε έρευνες με το τηλεσκόπιο Green Bank στη Δυτική Βιρτζίνια την περίοδο 2021–2023, εντοπίζοντας έναν υποψήφιο πάλσαρ που περιστρέφεται περίπου 122 φορές το δευτερόλεπτο. Οι επιστήμονες δήλωσαν έκπληκτοι από το πόσο λίγα πάλσαρ ανιχνεύθηκαν.

«Η έρευνά μας είναι μία από τις πιο ευαίσθητες που έχουν πραγματοποιηθεί προς το Γαλαξιακό Κέντρο», ανέφερε η Karen Perez του Ινστιτούτου SETI. «Θα έπρεπε να είμαστε σε θέση να ανιχνεύσουμε περίπου το 10% των ταχύτατων πάλσαρ και το 50% των πιο αργών, αν ο πληθυσμός τους στο κέντρο του Γαλαξία μοιάζει με εκείνον του υπόλοιπου Γαλαξία».

Παρά την υψηλή ευαισθησία, εντοπίστηκε μόνο ένας υποψήφιος πάλσαρ — ο αποκαλούμενος Breakthrough Listen Pulsar (BLPSR) — ο οποίος παραμένει υπό διερεύνηση.

Κοσμικοί «φάροι» και δοκιμή της θεωρίας του Αϊνστάιν

Η βαρυτική κατάρρευση ενός μαζικού άστρου οδηγεί στη δημιουργία ενός άστρου νετρονίων με μάζα έως δύο φορές εκείνη του Ήλιου, συμπιεσμένη σε διάμετρο μόλις 20 χιλιομέτρων. Το αποτέλεσμα είναι η πυκνότερη γνωστή ύλη στο Σύμπαν — ένα κουταλάκι της οποίας θα ζύγιζε περίπου 10 εκατομμύρια τόνους.

Τα πάλσαρ εκπέμπουν δύο παράλληλες δέσμες ραδιοκυμάτων από τους πόλους τους, οι οποίες καθώς περιστρέφονται σαρώνουν το Διάστημα όπως οι δέσμες ενός φάρου. Για τον λόγο αυτό συχνά αποκαλούνται «κοσμικοί φάροι».

Η ακρίβεια των παλμών τους τα καθιστά ιδανικά «ρολόγια» για τη μελέτη της φυσικής σε ακραίες συνθήκες, όπως κοντά σε σώματα τεράστιας μάζας. Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν προβλέπει ότι τέτοια σώματα παραμορφώνουν τον χωροχρόνο, επηρεάζοντας τη ροή του χρόνου — κάτι που μπορεί να ανιχνευθεί με τη βοήθεια των πάλσαρ.

«Οποιαδήποτε εξωτερική επίδραση σε ένα πάλσαρ, όπως η βαρυτική έλξη ενός μαζικού αντικειμένου, προκαλεί ανωμαλίες στους παλμούς του, οι οποίες μπορούν να μετρηθούν και να αναλυθούν», εξήγησε ο Slavko Bogdanov από το Columbia Astrophysics Laboratory. «Όταν οι παλμοί περνούν κοντά από ένα πολύ μαζικό σώμα, υφίστανται καθυστερήσεις και εκτροπές, όπως προβλέπει η σχετικότητα».

Η μαύρη τρύπα Sgr A*, με μάζα μεγαλύτερη από τέσσερα εκατομμύρια ήλιους, διαστρεβλώνει δραματικά τον χωροχρόνο γύρω της. Αν υπάρχουν πάλσαρ κοντά της, μπορούν να αποτελέσουν εξαιρετικά «εργαστήρια» για τη δοκιμή της θεωρίας του Αϊνστάιν.

Η επιβεβαίωση του BLPSR θα επέτρεπε μια πρωτοφανή δοκιμή της γενικής σχετικότητας γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Παράλληλα, η σπανιότητα των ανιχνευμένων πάλσαρ στο κέντρο του Γαλαξία εγείρει ερωτήματα για το πόσα τέτοια άστρα υπάρχουν πραγματικά εκεί.

Απαντήσεις αναμένεται να δώσουν μελλοντικά έργα όπως το Next Generation Very Large Array (ngVLA) και το Square Kilometer Array (SKA), τα οποία θα διαθέτουν την απαιτούμενη ευαισθησία και ανάλυση για να χαρτογραφήσουν τον πληθυσμό των πάλσαρ στο κέντρο του Γαλαξία μας.

«Αναμένουμε με ενδιαφέρον τι θα αποκαλύψουν οι επόμενες παρατηρήσεις», δήλωσε η Perez. «Αν επιβεβαιωθεί, το BLPSR θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τόσο τον Γαλαξία μας όσο και τη θεωρία της σχετικότητας».

Τα αποτελέσματα της ομάδας δημοσιεύθηκαν στις 9 Φεβρουαρίου στο περιοδικό The Astrophysical Journal.