Αστροφυσική, Διάστημα

Το πιο μακρινό κβάζαρ ρίχνει φως στο πώς μεγαλώνουν οι μαύρες τρύπες

Written by Δ.Μ.

Μία διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε το πιο μακρινό και άρα πιο πρώιμο κβάζαρ (λαμπρό ενεργό γαλαξιακό πυρήνα) στο σύμπαν, σε απόσταση 13,03 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, μόνο 670 εκατομμύρια χρόνια μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη», όταν το σύμπαν είχε μόλις το 5% της σημερινής ηλικίας του.

Share

Μία διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε το πιο μακρινό και άρα πιο πρώιμο κβάζαρ (λαμπρό ενεργό γαλαξιακό πυρήνα) στο σύμπαν, σε απόσταση 13,03 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, μόνο 670 εκατομμύρια χρόνια μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη», όταν το σύμπαν είχε μόλις το 5% της σημερινής ηλικίας του.

most-distant-quasar

Το κβάζαρ, που βρίσκεται στον γαλαξία J0313-1803 και είναι τουλάχιστον 1.000 φορές πιο λαμπρό από όλον τον δικό μας γαλαξία, φιλοξενεί και τροφοδοτείται ενεργειακά από μία τεράστια μαύρη τρύπα, ισοδύναμη με τη μάζα άνω των 1,6 δισεκατομμυρίων ήλιων, η οποία είναι η πιο πρώιμη αυτού του μεγέθους που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα. Το απρόσμενα μεγάλο μέγεθός της για τόσο πρώιμη μαύρη τρύπα εξέπληξε τους επιστήμονες, οι οποίοι δυσκολεύονται να εξηγήσουν την ύπαρξή της σε μία τόσο νεαρή φάση του σύμπαντος, καθώς θεωρητικά δεν υπήρχε αρκετός χρόνος για να γίνει τόσο μεγάλη, π.χ. μέσω συγχώνευσης μικρότερων μελανών οπών.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον κινεζικής καταγωγής Feige Wang του Αστεροσκοπείου του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Αστροφυσικής «Astrophysical Journal Letters», καθώς και σχετική παρουσίαση σε συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας. Ο προηγούμενος κάτοχος του ρεκόρ μακρινότερου κβάζαρ είχε ανακαλυφθεί πριν τρία χρόνια και ήταν 20 εκατομμύρια έτη φωτός πιο κοντά στη Γη και είχε μόνο τη μισή μάζα.

Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του νέου κβάζαρ υπολογίστηκε ότι «καταπίνει» κάθε χρόνο μία μάζα ισοδύναμη με 25 ήλιους. Αντίθετα, η μαύρη τρύπα στο κέντρο του δικού μας γαλαξία βρίσκεται σχεδόν σε ύπνωση. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από το κβάζαρ τροφοδοτεί ένα ισχυρό ρεύμα ιονισμένου αερίου που εκτινάσσεται με ταχύτητα περίπου του ενός πέμπτου της ταχύτητας του φωτός.

Τα κβάζαρ πιστεύεται ότι προκύπτουν από τεράστιες μαύρες τρύπες που καταβροχθίζουν την πέριξ ύλη, όπως αέρα ή και ολόκληρα άστρα, δημιουργώντας έτσι έναν περιστρεφόμενο δίσκο καυτών υλικών γύρω από τη μαύρη τρύπα. Λόγω της τεράστιας παραγόμενης ενέργειας, τα κβάζαρ, που παρομοιάζονται με πυρσούς κοσμικών διαστάσεων, είναι ανάμεσα στις πιο φωτεινές πηγές στο σύμπαν, συχνά ξεπερνώντας σε λάμψη και τους ίδιους τους γαλαξίες τους. Όταν οι μαύρες τρύπες των κβάζαρ δεν έχουν τίποτε άλλο πια να «φάνε» στον γαλαξία τους, σταματούν να μεγαλώνουν.

Σύμφωνα με τα τρέχοντα μοντέλα εξέλιξης του γαλαξία, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που αναπτύσσονται στα κέντρα τους θα μπορούσαν να είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο οι γαλαξίες τελικά σταματούν να δημιουργούν νέα αστέρια. Ενεργώντας σαν ένα καύσιμο κοσμικών διαστάσεων, τα κβάζαρ εκτοξεύουν σαν βολίδες ό, τι υπάρχει γύρω στο περιβάλλον τους, καθαρίζοντας αποτελεσματικά τον γαλαξία που τους φιλοξενεί από μεγάλο μέρος του ψυχρού αερίου που χρησιμεύει ως πρώτη ύλη από την οποία σχηματίζονται τα αστέρια.

Μια κοινώς αποδεκτή εξήγηση του σχηματισμού μαύρων οπών περιλαμβάνει ένα αστέρι που εκρήγνυται ως σουπερνόβα στο τέλος της ζωής του και καταρρέει σε μια μαύρη τρύπα. Όταν τέτοιες μαύρες τρύπες συγχωνεύονται με την πάροδο του χρόνου, μπορούν – θεωρητικά – να αναπτυχθούν σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία απαιτεί τεράστιο χρόνο και τα κβάζαρ στο πρώιμο σύμπαν πρέπει να έχουν αποκτήσει τη μάζα τους με άλλα μέσα.

Το κβάζαρ που ανακαλύφθηκε πρόσφατα παρέχει ένα νέο σημείο αναφοράς αποκλείοντας δύο τρέχοντα μοντέλα για το πώς σχηματίζονται υπερβαρέες μαύρες τρύπες σε τόσο σύντομα χρονικά διαστήματα. Στο πρώτο μοντέλο, τα τεράστια αστέρια που αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό από υδρογόνο και δεν διαθέτουν τα περισσότερα άλλα στοιχεία που είχαν συντεθεί αργότερα στα αστέρια, συμπεριλαμβανομένων και των μετάλλων, σχηματίζουν την πρώτη γενιά αστεριών σε έναν νέο γαλαξία και παρέχουν την τροφή για τη νεογέννητη μαύρη τρύπα. Το δεύτερο μοντέλο περιλαμβάνει πυκνά σμήνη αστεριών, τα οποία καταρρέουν σε μια τεράστια μαύρη τρύπα από την αρχή.

Το Quasar J0313-1806, ωστόσο, διαθέτει μια μεγάλη μαύρη τρύπα για να εξηγηθεί από τα προαναφερθέντα σενάρια, σύμφωνα με την ομάδα που το ανακάλυψε. Η ομάδα υπολόγισε ότι εάν η μαύρη τρύπα στο κέντρο της σχηματίστηκε μόλις 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και μεγάλωσε όσο το δυνατόν γρηγορότερα, θα έπρεπε να έχει τουλάχιστον 10.000 ηλιακές μάζες για να ξεκινήσει.

“Αυτό σας λέει ότι ανεξάρτητα από το τι κάνετε, ο σπόρος αυτής της μαύρης τρύπας πρέπει να έχει σχηματιστεί από έναν διαφορετικό μηχανισμό”, δήλωσε ένας άλλος ερευνητής ο Xiaohui Fan. “Σε αυτήν την περίπτωση, αυτό που περιλαμβάνει τεράστιες ποσότητες αρχέγονου, ψυχρού αερίου υδρογόνου καταρρέει απευθείας σε μια μαύρη τρύπα σπόρο.” Επειδή αυτός ο μηχανισμός δεν απαιτεί πλήρη αστέρια ως πρώτη ύλη, είναι ο μόνος τρόπος που θα επέτρεπε στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του κβάζαρ J0313-1806 να αυξηθεί σε 1,6 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες σε τόσο πρώιμο χρόνο στο σύμπαν. Αυτό είναι που κάνει το νέο κβάζαρ τόσο πολύτιμο, εξήγησε ο Φαν.

Οι αστρονόμοι σχεδιάζουν να συνεχίσουν τη μελέτη του συγκεκριμένου κβάζαρ με επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια. Το νέο μεγάλο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA, το οποίο προγραμματίζεται για εκτόξευση φέτος, αναμένεται, μεταξύ άλλων, να ρίξει περισσότερο φως γενικότερα στα μυστικά των κβάζαρ.

ΑΠΕ και εδώ

About the author

Δ.Μ.

Share