Επιστήμονες κατέγραψαν επιτέλους μια πρωτοποριακή εικόνα δύο μαύρων τρυπών που περιφέρονται η μια στην άλλη

Οι αστρονόμοι πέτυχαν πρόσφατα ένα επίτευγμα ορόσημο: Για πρώτη φορά, απαθανάτισαν μια εικόνα δύο μαύρων οπών κλειδωμένων σε τροχιά η μία γύρω από την άλλη. Η ανακάλυψη, με επικεφαλής τον Mauri Valtonen του Πανεπιστημίου του Turku στη Φινλανδία, δημοσιεύτηκε στις 9 Οκτωβρίου 2025, στο The Astrophysical Journal. Η εικόνα αποκαλύπτει δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στην καρδιά του κβάζαρ OJ 287, περίπου 5 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη (στον αστερισμό του Καρκίνου), που συμμετέχουν σε έναν τροχιακό χορό 12 ετών.

Αυτή η οπτική απόδειξη είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός. Ενώ οι θεωρίες και οι έμμεσες ανιχνεύσεις δυαδικών συστημάτων μαύρης τρύπας (όπως η αξιοσημείωτη ανίχνευση δύο μαύρων τρυπών που συγκρούονται) υπάρχουν εδώ και πολύ καιρό, αυτή είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε ξεκάθαρα δύο τέτοια τιτάνια αντικείμενα να περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο. Το αποτέλεσμα ενισχύει την κατανόησή μας για το πώς οι μαύρες τρύπες αναπτύσσονται και συγχωνεύονται, και θα μπορούσε ακόμη και να προσφέρει νέα παρατηρητήρια για τον έλεγχο των προβλέψεων της γενικής σχετικότητας. Η εικόνα προσφέρει μια δραματική επιβεβαίωση θεωρητικής εργασίας δεκαετιών και παρατηρητικών υποδείξεων, καθιστώντας την μια από τις πιο συναρπαστικές ανακαλύψεις στην αστροφυσική της μαύρης τρύπας.

Μια μαύρη τρύπα είναι ένα αντικείμενο τόσο πυκνό και μαζικό που τίποτα, ούτε καν το φως, δεν μπορεί να ξεφύγει από τη βαρυτική του λαβή αφού διασχίσει το όριο που είναι γνωστό ως ο ορίζοντας γεγονότων. Οι περισσότερες μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν γιγάντια αστέρια φτάνουν στο τέλος της ζωής τους και καταρρέουν μέσα τους. Ωστόσο, οι πραγματικά τεράστιες, που ονομάζονται υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, είναι μια διαφορετική ιστορία. Αυτοί οι κοσμικοί γίγαντες, εκατομμύρια ή ακόμα και δισεκατομμύρια φορές η μάζα του ήλιου, πιστεύεται ότι σχηματίζονται όταν οι γαλαξίες συγχωνεύονται ή όταν μεγάλες ποσότητες αερίου και σκόνης συσσωρεύονται σε έναν γαλαξιακό πυρήνα.

Κάτω από ορισμένες συνθήκες, οι μαύρες τρύπες μπορεί να υπάρχουν σε ζεύγη, γνωστές ως δυαδικές μαύρες τρύπες. Τέτοια συστήματα σχηματίζονται φυσικά όταν δύο γαλαξίες συγχωνεύονται, ο καθένας φέρει τη δική του κεντρική μαύρη τρύπα. Οι βαρυτικές δυνάμεις φέρνουν τις δύο μαύρες τρύπες μαζί, αναγκάζοντάς τις να περιφέρονται η μία γύρω από την άλλη, και θεωρητικά, σταδιακά θα στριφογυρνούσαν προς τα μέσα, εν τέλει συγχωνεύοντας. Οι παρατηρητικές αποδείξεις για τις δυαδικές μαύρες τρύπες προήλθαν κυρίως μέσω της ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων, κυματισμών στο χωροχρόνο που προβλέπονται από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας.

Όργανα όπως το LIGO και άλλα έχουν παρατηρήσει συγχωνεύσεις ζευγών μαύρων οπών, επιβεβαιώνοντας ότι υπάρχουν τέτοια δυαδικά συστήματα. Μέχρι τώρα, ωστόσο, καμία εικόνα δεν έχει επιλύσει άμεσα δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε τροχιά. Η νέα εικόνα, επομένως, γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ των στοιχείων που παρέχουν τα βαρυτικά κύματα και της οπτικής επιβεβαίωσης. Τώρα όχι μόνο ακούμε τους κυματισμούς του χωροχρόνου αλλά βλέπουμε και τον κοσμικό χορό δύο μαύρων τρυπών.

Το κβάζαρ OJ 287 παρατηρήθηκε για πρώτη φορά ως φωτεινό, μεταβλητό αντικείμενο σε φωτογραφικές έρευνες του ουρανού στα τέλη του 19ου αιώνα. Οι αστρονόμοι αργότερα διαπίστωσαν ότι η φωτεινότητά του εμφανίζει αλλαγές σε έναν κύκλο περίπου 12 ετών. Αυτό το μοτίβο επισημάνθηκε για πρώτη φορά από τον Φινλανδό αστρονόμο Aimo Sillanpää στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Ερμήνευσε τα μοτίβα ως σημάδι αλληλεπίδρασης δύο τεράστιων μαύρων οπών (πιθανώς όχι σε αντίθεση με τις δύο μαύρες τρύπες που βρέθηκαν σε τροχιά σύγκρουσης μεταξύ τους). Το κορυφαίο μοντέλο πρότεινε ότι μια μικρότερη μαύρη τρύπα περιστρέφεται γύρω από μια πολύ μεγαλύτερη αντίστοιχη, διατρυπώντας περιοδικά τον δίσκο προσαύξησης της μεγαλύτερης και παράγοντας μια έκλαμψη φωτός.

Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών, η υποστήριξη για τη δυαδική υπόθεση συσσωρεύτηκε. Αυτό που έλειπε, μέχρι τώρα, ήταν μια άμεση εικόνα που έλυνε τα δύο αντικείμενα. Χρησιμοποιώντας μια παγκόσμια συστοιχία τηλεσκοπίων, συμπεριλαμβανομένου του ρωσικού δορυφόρου RadioAstron, ο οποίος επέκτεινε σημαντικά την επιτεύξιμη ανάλυση, η ομάδα του Mauri Valtonen από το Πανεπιστήμιο του Turku κατέγραψε μια εικόνα ραδιοκυμάτων που δείχνει δύο διακριτά στοιχεία όπου θα έπρεπε να βρίσκονται οι πίδακες των δύο μαύρων τρυπών.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι η μεγαλύτερη από τις δύο μαύρες τρύπες έχει μάζα περίπου 18 δισεκατομμύρια ήλιους και η μικρότερη είναι περίπου 150 εκατομμύρια αστρικές μάζες. Ο ελαφρύτερος σύντροφος παράγει έναν πίδακα υψηλής ενέργειας που σπειροειδής προς τα έξω με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Επομένως, η εικόνα όχι μόνο απεικονίζει τη δυαδική φύση του OJ 287 αλλά επιβεβαιώνει επίσης θεωρητικές προβλέψεις για τη δομή του πίδακα και τον τροχιακό διαχωρισμό.

Τούτου λεχθέντος, οι ερευνητές προειδοποιούν ότι εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες αβεβαιότητες: Η πιθανότητα οι δύο πίδακες να επικαλύπτονται στην εικόνα δεν μπορεί ακόμη να αποκλειστεί. Έτσι, μέχρι να είναι διαθέσιμες παρατηρήσεις υψηλότερης ανάλυσης, παραμένει κάποια αμφιβολία για το αν βλέπουμε δύο διακριτές μαύρες τρύπες ή παρερμηνεύουμε μια δομή πίδακα. Με άλλα λόγια, ενώ τα στοιχεία είναι πειστικά και χωρίς προηγούμενο, οι επιστήμονες παραμένουν σε επαγρύπνηση στους ισχυρισμούς τους.