«Πλήρης αναθεώρηση»: Το James Webb ανακάλυψε «ανορθόδοξη» μαύρη τρύπα, ανατρέποντας όσα ξέρουμε

Παρατηρήσεις αρχαίων γαλαξιών που ονομάζονται «Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες» (Little Red Dots) από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) ίσως δώσουν τελικά απάντηση στο ερώτημα: τι δημιουργείται πρώτο, η μαύρη τρύπα ή ο γαλαξίας της;

Αποδεικνύεται ότι η απάντηση δεν είναι αυτή που περίμεναν οι επιστήμονες και θα μπορούσε να αποτελέσει μια πλήρη αλλαγή παραδείγματος στην κατανόησή μας για το πώς μεγαλώνουν οι μαύρες τρύπες.

Όπως αναφέρει το space.com, οι «Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες» εντοπίστηκαν για πρώτη φορά το 2022 από το JWST, παρουσιάζοντας αμέσως στους αστρονόμους κάτι εντελώς νέο, ίσως έναν τύπο γαλαξία που δεν είχε ξαναπαρατηρηθεί. Το μυστήριο αυτών των αντικειμένων έγινε ακόμη μεγαλύτερο όταν οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι είναι ιδιαίτερα συνηθισμένα στο νεαρό σύμπαν, αλλά φαίνεται να εξαφανίζονται περίπου 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ωστόσο, οι «Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες» δεν είναι το μόνο κοσμικό μυστήριο που έχει φέρει στο φως το JWST.

Μια πιθανή «αλλαγή παραδείγματος»

Το διαστημικό τηλεσκόπιο των 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων έχει επίσης εντοπίσει πλήθος υπερμεγέθων μαύρων τρυπών με μάζες από εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από αυτή του Ήλιου, σε χρονικές περιόδους πριν το σύμπαν γίνει 1 δισεκατομμύριο ετών. Αυτό είναι προβληματικό, επειδή οι διαδικασίες τροφοδοσίας και συγχώνευσης που επιτρέπουν στις μαύρες τρύπες να φτάσουν σε υπερμεγέθη κατάσταση θεωρούνταν ότι χρειάζονται περισσότερο από 1 δισεκατομμύριο χρόνια.

Αυτή η νέα μελέτη για τις «Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες» από το JWST δείχνει ότι ίσως οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες να σχηματίζονταν απευθείας, χωρίς να χρειάζεται ένα μεγάλο άστρο που να ζήσει για εκατομμύρια χρόνια πριν καταρρεύσει δημιουργώντας μια αστρική μαύρη τρύπα. Επίσης, αυτό σημαίνει ότι αυτές οι πρώιμες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες δεν χρειάζονται απαραίτητα να απορροφούν τεράστιες ποσότητες αερίου και σκόνης από τους γαλαξίες τους για να μεγαλώσουν. Έτσι, αυτές οι μαύρες τρύπες μπορεί να σχηματίστηκαν πριν από τους ίδιους τους γαλαξίες που τελικά θα τις φιλοξενούσαν.

«Αυτό είναι ένα αξιοσημείωτο εύρημα», δήλωσε σε ανακοίνωση ο Ρομπέρτο Μαγιολίνο από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Είναι μια αλλαγή παραδείγματος, μια πλήρης αναθεώρηση των κλασικών σεναρίων για το πώς σχηματίζονται και μεγαλώνουν οι μαύρες τρύπες». Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε την Τετάρτη (27 Μαΐου) στα περιοδικά Nature και Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Η περίπτωση της QSO1

Για να καταλήξουν στο συμπέρασμα αυτό, οι επιστήμονες εστίασαν στη «Μικρή Κόκκινη Κουκκίδα» με την ονομασία Abell2744-QSO1 (QSO1), η οποία υπήρχε 700 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτό σημαίνει ότι το φως από αυτόν τον αρχαίο γαλαξία, ο οποίος έχει πλάτος μόλις 1.300 έτη φωτός, ταξιδεύει προς τη Γη για λίγο πάνω από 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Η QSO1 είναι πιο εύκολη στη μελέτη από άλλες «Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες» λόγω ενός φαινομένου που ονομάζεται βαρυτικός φακός. Προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Αϊνστάιν το 1915, ο βαρυτικός φακός συμβαίνει όταν ένα αντικείμενο μεγάλης μάζας βρίσκεται ανάμεσα σε ένα πιο μακρινό αντικείμενο και τη Γη.

Καθώς το φως περνά από αυτό το ενδιάμεσο αντικείμενο, η πορεία του καμπυλώνεται από την παραμόρφωση του χωροχρόνου που προκαλεί η μάζα του. Όσο πιο κοντά περνά το φως, τόσο περισσότερο καμπυλώνεται. Αυτό σημαίνει ότι το φως από τα μακρινά αντικείμενα μπορεί να φτάσει στα τηλεσκόπιά μας σε διαφορετικούς χρόνους, μεγεθύνοντας έτσι το αντικείμενο. Στην περίπτωση της QSO1, αυτή η «Μικρή Κόκκινη Κουκκίδα» μεγεθύνεται βαρυτικά από το σμήνος γαλαξιών Abell 2744, γνωστό και ως «Σμήνος της Πανδώρας».

Οι ερευνητές αρχικά θεωρούσαν ότι η QSO1 είναι απλώς μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα με μάζα 40 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, περιτριγυρισμένη από νέφος υδρογόνου και ηλίου. Ωστόσο, δεν ήταν απολύτως βέβαιοι για τη μάζα αυτής της μαύρης τρύπας. «Μέχρι τώρα, όλες οι μετρήσεις μάζας μαύρων τρυπών στο πρώιμο σύμπαν ήταν έμμεσες, βασισμένες σε υποθέσεις από όσα γνωρίζουμε στο τοπικό σύμπαν», δήλωσε ο Φραντσέσκο Ντ’ Ευγένιο από το Κέιμπριτζ. «Δεν ξέραμε αν αυτές οι υποθέσεις ισχύουν πραγματικά στο μακρινό σύμπαν».

Η ομάδα θεώρησε ότι αν η μαύρη τρύπα στο κέντρο της QSO1 είναι τόσο μεγάλη όσο αρχικά πιστευόταν, τότε η μάζα της θα έπρεπε να είναι ορατή μέσω της κίνησης του αερίου που την περιβάλλει. Έτσι χρησιμοποίησαν το όργανο NIRSpec του JWST για να χαρτογραφήσουν την κίνηση αυτού του αερίου, διαπιστώνοντας ότι περιστρέφεται γύρω από ένα κεντρικό σημείο όπως οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο - ένα φαινόμενο γνωστό ως Τροχιά του Κέπλερ.

«Αυτό είναι σημαντικό γιατί δείχνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας της QSO1 είναι συγκεντρωμένο στη μαύρη τρύπα στο κέντρο», δήλωσε ο συν-επικεφαλής της μελέτης Ιγκνάς Γιουοντζμπάλις από το Κέιμπριτζ. «Αν η μάζα ήταν πιο κατανεμημένη, όπως θα συνέβαινε αν υπήρχαν πολλά αστέρια, το αέριο δεν θα είχε αυτή την τέλεια κεπλεριανή περιστροφή».

Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να μετρήσει άμεσα για πρώτη φορά τη μάζα της κεντρικής μαύρης τρύπας της QSO1. «Αυτό είναι ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα», πρόσθεσε ο Μαγιολίνο. «Είναι η πρώτη άμεση μέτρηση μάζας μαύρης τρύπας μέσα στο πρώτο δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και συμφωνεί με προηγούμενες εκτιμήσεις».

Τι σημαίνει αυτό για το σύμπαν

Αυτό έδειξε ότι, με μάζα 50 εκατομμύρια φορές την ηλιακή, η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα αντιστοιχεί στο 66% της συνολικής μάζας αυτής της «Μικρής Κόκκινης Κουκκίδας». Αυτός ο λόγος είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερος από τον λόγο μάζας μαύρης τρύπας προς γαλαξία στο τοπικό σύμπαν. Αυτό υποδηλώνει ότι η μαύρη τρύπα δεν μπορεί να προήλθε από κατάρρευση άστρου και σταδιακή τροφοδοσία από τον γαλαξία, αλλά πιθανότατα σχηματίστηκε ήδη «μεγάλη» και στη συνέχεια ο γαλαξίας της άρχισε να διαμορφώνεται γύρω της.

Υπάρχουν ακόμη μυστήρια γύρω από τη μαύρη τρύπα της QSO1, ιδιαίτερα σχετικά με το πώς σχηματίστηκε. Η ομάδα θεωρεί ότι μπορεί να προήλθε από έναν «βαρύ σπόρο» που σχηματίστηκε από κατάρρευση νέφους αερίου και σκόνης ή, εναλλακτικά, να δημιουργήθηκε απευθείας στις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης μέσω άγνωστης διαδικασίας.

Αυτό στο οποίο οι επιστήμονες συγκλίνουν είναι ότι η QSO1 πιθανότατα δεν είναι σπάνια μεταξύ των «Μικρών Κόκκινων Κουκκίδων» στο πρώιμο σύμπαν. Ήδη εξετάζουν και άλλα παρόμοια αντικείμενα για να διαπιστώσουν αν και αυτά φιλοξενούν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με γαλαξίες που βρίσκονται ακόμη στη διαδικασία σχηματισμού γύρω τους.

Διαβάστε ακόμη

«Αιχμές» Αβραμόπουλου κατά Χρυσοχοΐδη: «Είχε το ένταλμα σύλληψής μου τρεις μέρες στο συρτάρι»

Νέο σοκ στο ελληνικό ποδόσφαιρο - Πέθανε στα 54 του ο Τάκης Γκώνιας

Flyover: Πώς «φούσκωσε» κατά 64 εκατ. ευρώ ο λογαριασμός - Από τα λάθη του Δημοσίου μέχρι τα... σκουπίδια 8 μέτρων

«Δεν υποχωρώ μέχρι τη δικαίωση»: Κείμενο στήριξης στον απεργό πείνας Αριστοτέλη Χαντζή - Κρίσιμη η κατάστασή του