Αστροφυσική, Διάστημα

TON 618: Η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα στο σύμπαν

Written by Δ.Μ.

Στα κέντρα των περισσότερων, αν όχι όλων, γαλαξιών βρίσκονται υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με μάζες εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Για παράδειγμα, στην καρδιά του Γαλαξία μας βρίσκεται ο Τοξότης Α *, ο οποίος έχει μέγεθος περίπου 4,5 εκατομμύρια ηλιακές μάζες.

Share

Στα κέντρα των περισσότερων, αν όχι όλων, γαλαξιών βρίσκονται υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με μάζες εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Για παράδειγμα, στην καρδιά του Γαλαξία μας βρίσκεται ο Τοξότης Α *, ο οποίος έχει μέγεθος περίπου 4,5 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. 

quasar

Ένα εξαιρετικά μακρινό κβάζαρ που τροφοδοτείται από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία που βρίσκεται. Πώς η μαύρη τρύπα έγινε τόσο μεγάλη και τόσο γρήγορα είναι ένα θέμα αμφιλεγόμενης επιστημονικής συζήτησης, αλλά μπορεί να έχει μια απάντηση που ταιριάζει στις τυπικές θεωρίες μας.

Ένα εξαιρετικά μακρινό κβάζαρ που δείχνει πολλά στοιχεία για μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο της. Πώς ότι η μαύρη τρύπα έγινε τόσο μαζική τόσο γρήγορα είναι ένα θέμα αμφιλεγόμενης επιστημονικής συζήτησης, αλλά μπορεί να έχει μια απάντηση που ταιριάζει στις τυπικές θεωρίες μας.

Επί του παρόντος, η μεγαλύτερη γνωστή μαύρη τρύπα, που τροφοδοτεί το κβάζαρ TON 618 , έχει μάζα 66 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες ή περίπου 15.000 φορές μεγαλύτερη από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Ο τεράστιος όγκος του TON 618 οδήγησε τους επιστήμονες να υποθέσουν εάν υπάρχουν ακόμη μεγαλύτερες μαύρες τρύπες ή όχι και εάν υπάρχει ανώτερο όριο στα μεγέθη τους.

Εάν βρισκόταν λίγα έτη φωτός μακριά μας, θα έλαμπε τόσο φωτεινά όσο και ο Ήλιος μας στον ουρανό.

Το αντικείμενο TON 618 είναι ένα πολύ μακρινό και εξαιρετικά φωτεινό κβάζαρ – στην ουσία είναι ένα υπερφωτεινό, ραδιο-κβάζαρ – που βρίσκεται κοντά στον Βόρειο Γαλαξιακό Πόλο στον αστερισμό των Θηρευτικών Κυνών. Έτσι, στο TON 618 είναι σήμερα η πιο μαζική μαύρη τρύπα που έχει βρεθεί ποτέ. Τα φωτεινότερα, πιο φωτεινά αντικείμενα σε ολόκληρο το Σύμπαν δεν είναι ούτε τα αστέρια ούτε οι γαλαξίες, αλλά τα κβάζαρ.

Επειδή τα κβάζαρ δεν ήταν γνωστά μέχρι το 1963,  η φύση αυτού του αντικειμένου ήταν άγνωστη, όταν αναγνωρίστηκε για πρώτη φορά σε μια έρευνα του 1957 για αχνά γαλάζια αστέρια (κυρίως λευκούς νάνους) που βρίσκονται μακριά από το επίπεδο του Γαλαξία. Χάρις σε εικόνες  που λήφθηκαν με το τηλεσκόπιο Schmidt 0,7 m στο Παρατηρητήριο Tonantzintla στο Μεξικό, αυτό εμφανίστηκε “σαφώς βιολετί” και καταγράφηκε ως αριθμός 618 στον Κατάλογο Tonantzintla.  Το 1970, μια ραδιοφωνική έρευνα  ανακάλυψε εκπομπές ραδιοφώνου από το αντικείμενο TON 618, δείχνοντας ότι ήταν ένα κβάζαρ.  Στη συνέχεια ανακαλύψαμε τα οπτικά φάσματα του TON 618  που έδειξαν γραμμές εκπομπών τυπικές για ένα κβάζαρ. Από την ερυθρά μετατόπιση των γραμμών, κατέληξαν  στο συμπέρασμα ότι το TON 618 ήταν πολύ μακρινό και ως εκ τούτου ήταν ένα από τα πιο φωτεινά κβάζαρ που ήταν γνωστά.

Σαν κβάζαρ, το TON 618 πιστεύεται ότι είναι ένας δίσκος συσσώρευσης έντονα καυτού αερίου που περιστρέφεται γύρω από την γιγαντιαία μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός γαλαξία. Το φως που προέρχεται από το κβάζαρ εκτιμάται ότι είναι σε απόσταση 10,4 δισεκατομμυρίων ετών φωτός κάπου κοντά στις απαρχές του Κόσμου. Ο γαλαξίας που το περιέχει δεν είναι ορατός από τη Γη, επειδή το ίδιο το κβάζαρ τον ξεπερνά σε λαμπρότητα. Με απόλυτο μέγεθος το κβάζαρ αυτό −30,7, λάμπει με φωτεινότητα 4 × 10^ 40 watt, ή σαν 140 τρισεκατομμύρια Ήλιους, καθιστώντας το ένα από τα πιο φωτεινά αντικείμενα του γνωστού Σύμπαντος.  Όπως και τα άλλα κβάζαρ, το TON 618 έχει ένα φάσμα που περιέχει γραμμές εκπομπών από ψυχρότερο αέριο πολύ πιο μακριά από τον δίσκο συσσώρευσης. Οι γραμμές εκπομπών στο φάσμα του TON 618 είναι ασυνήθιστα ευρείες, υποδηλώνοντας ότι το αέριο κινείται πολύ γρήγορα. Η γραμμή υδρογόνου Hβ δείχνει ότι κινείται με  7.000 χλμ

Η συμβατική υπόθεση για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που είναι στις καρδιές των γαλαξιών λέει ότι σχηματίστηκαν καθώς κάποιες μικρότερες μαύρες τρύπες συγχωνεύτηκαν. Ωστόσο, νέες έρευνες διαπιστώνουν ότι αυτό το μοντέλο αντιμετωπίζει δυσκολίες, όταν δεν εξηγεί πώς οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να έχουν φτάσει σε τόσα μεγάλα μεγέθη, όταν το σύμπαν ήταν μόλις λίγων δισεκατομμυρίων ετών.

Ένας άλλος τρόπος για να το εξηγήσουμε είναι ότι οι συνηθισμένες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σχημάτισαν αρθρώσεις με τις λεγόμενες αρχέγονες μαύρες τρύπες. Μία εργασία εικάζει ότι μέσα σε ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη , οι τυχαίες διακυμάνσεις της πυκνότητας στο ζεστό, ταχέως αναπτυσσόμενο νεογέννητο σύμπαν θα μπορούσαν να έχουν συγκεντρώσει αρκετούς θύλακες ύλης για να καταρρεύσουν σε μαύρες τρύπες. Αυτές οι αρχέγονες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως σπόροι για να σχηματιστούν μεγαλύτερες μαύρες τρύπες αργότερα.

Εάν υπάρχουν οι αρχέγονες μαύρες τρύπες, αυτές μπορεί να σας βοηθήσουν να εξηγήσετε τι είναι η σκοτεινή ύλη. Παρόλο που η σκοτεινή ύλη θεωρείται ότι αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο σύμπαν, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν τι είναι αυτό το παράξενο υλικό, καθώς οι ερευνητές δεν το έχουν δει ακόμα. Αυτή τη στιγμή μπορεί να μελετηθεί μόνο μέσω των βαρυτικών της επιπτώσεων στην κανονική ύλη. Η φύση της σκοτεινής ύλης είναι σήμερα ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της επιστήμης.


Τα κβάζαρ στην πραγματικότητα είναι οι πυρήνες των ενεργών γαλαξιών, έχοντας έκταση ίση με το ένα εκατομμυριοστό της έκτασης του γαλαξία που τους φιλοξενεί. Είναι τεράστιες ‘κοσμικές μηχανές’ που αντλούν την ενέργεια τους από τον δίσκο συσσώρευσης του υλικού, που βρίσκεται γύρω από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία τους. Εκπέμπουν δε ενέργεια (ραδιοκύματα, φωτεινή ενέργεια, υπεριώδης ακτινοβολία, ακτίνες-Χ μέχρι και ακτίνες-γ) εκατομμύρια φορές αυτής που εκπέμπουν όλα τα άστρα ενός γαλαξία.  Η δε ύλη που πέφτει μέσα στις μαύρες τρύπες είναι και ο κινητήριος μηχανισμός αυτής της ‘κοσμικής μηχανής’.  Σήμερα υπάρχει συμφωνία μεταξύ των επιστημόνων ότι τα κβάζαρ είναι η συμπαγής άλως του υλικού που περιβάλλει την υπερβαρέα μαύρη τρύπα του ενεργού γαλαξία.

Τα κβάζαρ ακτινοβολούν επειδή το αέριο που πέφτει στη μαύρη τρύπα πρέπει να μειώσει τη μεγάλη στροφορμή που έχει. Δεν είναι εύκολο να πέσει υλικό μέσα σε μια μαύρη τρύπα έχοντας μεγάλη στροφορμή. Ο ορίζοντας γεγονότων γύρω από τη μαύρη τρύπα είναι μικρός, και τα σωματίδια πέφτοντας πρέπει να κατευθύνονται ακριβώς στο κέντρο της. Διαφορετικά ταλαντεύονται γύρω από τον ορίζοντα σε μια τροχιά γύρω από αυτήν. Ένα ανάλογο παράδειγμα είναι το νερό που πέφτει σε ένα νεροχύτη. Το νερό αναπόφευκτα στροβιλίζεται γύρω από την τρύπα του νεροχύτη, και πρέπει να μειώσει τη στροφορμή του προτού να μπορέσει να πάει κάτω. Το αέριο που πέφτει μέσα στη μαύρη τρύπα, όπως το νερό, χάνει τη στροφορμή του με τον ίδιο τρόπο, σχηματίζοντας ένα στροβιλιζόμενο δίσκο του υλικού κοντά στον αγωγό – τον ορίζοντα γεγονότων στην περίπτωση μας.

Το υλικό κοντά στον ‘αγωγό’ περιστρέφεται γρηγορότερα και “τρίβεται” σε σχέση με το υλικό που βρίσκεται πιο μακριά και έτσι περιστρέφεται ολοένα πιο αργά. Η ταχύτητα του υλικού λόγω των τριβών μειώνεται, οπότε κινείται αργά σπειροειδώς προς το κέντρο. Τελικά, πέφτει μέσα στον ορίζοντα γεγονότων και χάνεται για πάντα. Στα κβάζαρ, τέτοιοι περιστρεφόμενοι δίσκοι από υλικό ονομάζονται δίσκοι συσσώρευσης ή προσαύξησης.

Wikipedia NASA

About the author

Δ.Μ.

Share