Οι αστρονόμοι συχνά εξερευνούν το φως των άστρων, αποκωδικοποιώντας τις πληροφορίες που περιλαμβάνει, όπως η θερμοκρασία, η χημική τους σύνθεση και η ηλικία, τις οποίες διαβάζουν μέσω των φασματικών γραμμών που αντιστοιχούν σε κάθε άστρο. Ωστόσο, ένα άστρο που συνοδεύει το Gaia BH2, ένα δυαδικό σύστημα που περιλαμβάνει μια μαύρη τρύπα και ανακαλύφθηκε το 2023, παραμένει αντιφατικό, καθώς αποκαλύπτει δύο διαφορετικές ιστορίες ταυτόχρονα.
Αφενός, το άστρο έχει εξαιρετικά υψηλές συγκεντρώσεις των λεγόμενων alpha elements, που αποτελούν βαρέα χημικά στοιχεία που σχηματίστηκαν στα πρώτα στάδια του Σύμπαντος. Αυτή η χημική υπογραφή είναι χαρακτηριστική για άστρα ηλικίας περίπου δέκα δισεκατομμυρίων ετών, όταν ο Γαλαξίας ήταν ακόμη νεαρός. Ωστόσο, αφετέρου, οι μετρήσεις δείχνουν ότι η ηλικία του είναι περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια. Για τους αστρονόμους, αυτή η αντίφαση μοιάζει να ανακαλύπτει ένα καινούργιο σπίτι γεμάτο αντικείμενα από τη Μεσαία Περίοδο.
Η διαπίστωση αυτή επιτεύχθηκε μέσω της αστροσεισμολογίας, μιας μεθόδου που αναλύει τις εσωτερικές δονήσεις των άστρων με παρόμοιο τρόπο όπως η σεισμολογία για τη Γη. Αυτές οι ελάχιστες κυματώσεις φωτεινότητας, γνωστές ως starquakes, επιτρέπουν την αναπαραγωγή της εσωτερικής δομής των άστρων. Αξιοποιώντας τον δορυφόρο TESS της NASA, η ομάδα του Daniel Hey από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης μέτρησε αυτές τις δονήσεις με εκπληκτική ακρίβεια, αποκαλύπτοντας την πραγματική ηλικία του άστρου. Τα αποτελέσματα ήταν σαφή: είναι πολύ νεότερο απ’ ό,τι θα ανέμενε κανείς με βάση τη χημεία του.
Ωστόσο, το μυστήριο διευρύνεται. Οι μετρήσεις της περιστροφής του άστρου μέσω επίγειων παρατηρήσεων αποκάλυψαν ότι αυτό ολοκληρώνει μια πλήρη περιστροφή σε μόλις 398 ημέρες. Για έναν τυπικό ερυθρό γίγαντα της ηλικίας του, αυτή η ταχύτητα είναι εξαιρετικά υψηλή. Τα άστρα συνήθως επιβραδύνουν καθώς γερνούν, χάνουν σιγά-σιγά στροφορμή και καταλήγουν να περιστρέφονται αργά. Στο συγκεκριμένο σύστημα, ωστόσο, κάτι έχει προσφέρει μια ενεργητική ώθηση.
Η πιθανότερη εξήγηση υποδεικνύει ότι το άστρο έχει υποστεί ένα βίαιο παρελθόν. Είναι πιθανό είτε να συγχωνεύθηκε με άλλο άστρο είτε να απορρόφησε τεράστιες ποσότητες υλικού μετά την δημιουργία της μαύρης τρύπας που το συνοδεύει. Σε κάθε περίπτωση, αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να του προσδώσει επιπλέον μάζα και στροφορμή. Με άλλα λόγια, το άστρο ενδέχεται να είναι το θύμα μιας παλιάς κοσμικής καταστροφής, η οποία έχει αποτυπώσει ενδείξεις τόσο στο χημικό όσο και στον μηχανικό του χαρακτήρα.
Το Gaia BH2 ανήκει σε μια νέα κατηγορία αδρανών συστημάτων μαύρων τρυπών, δηλαδή συστήματα όπου η μαύρη τρύπα δεν τρέφεται ενεργά από το άστρο και επομένως δεν εκπέμπει ισχυρή ακτινοβολία X. Αυτές οι μαύρες τρύπες είναι σχεδόν αόρατες και έχουν γίνει αντιληπτές κυρίως μέσω των ακριβών δεδομένων της αποστολής Gaia του ESA, που χαρτογραφεί τις μικρές κινήσεις των άστρων στον Γαλαξία. Η λεπτή ταλάντωση του συνοδευτικού άστρου προδίδει την παρουσία ενός αόρατου αλλά εξαιρετικά πυκνού αντικειμένου: της μαύρης τρύπας.
Ωστόσο, οι εκπλήξεις δεν σταματούν στο Gaia BH2. Η ίδια ομάδα μελέτησε και το Gaia BH3, ένα άλλο παρόμοιο σύστημα, όπου οι θεωρίες προέβλεπαν ισχυρές ταλαντώσεις. Αντί αυτού, οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν την πλήρη απουσία ταλαντώσεων. Αυτή η έλλειψη υποδεικνύει ότι τα μοντέλα για τα άστρα με εξαιρετικά χαμηλά μεταλλικά στοιχεία ενδέχεται να χρειάζονται σοβαρή αναθεώρηση. Με άλλα λόγια, αυτή η κατηγορία άστρων φαίνεται να μην συμπεριφέρεται όπως αναμένουν οι θεωρητικοί.
Το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας για αυτά τα ζητήματα είναι έντονα αυξανόμενο, καθώς οι επόμενες παρατηρήσεις από τον δορυφόρο TESS υποσχέμονται να προσφέρουν μεγαλύτερα και πιο λεπτομερή σύνολα δεδομένων. Αυτό θα επιτρέψει, αφενός, την επιβεβαίωση της θεωρίας της συγχώνευσης στο Gaia BH2 και, αφετέρου, την αναζήτηση άλλων παρόμοιων παράξενων συστημάτων.
