Οι γιγάντιες μαύρες τρύπες είναι ακόμη μεγαλύτερες από όσο νομίζαμε

Αστρονόμοι με τη βοήθεια προσομοιώσεων σε υπολογιστή υπολόγισαν ότι η μάζα μιας μαύρης γιγάντιας τρύπας στην καρδιά ενός από τους μεγαλύτερους γειτονικούς μας γαλαξίες είναι δύο με τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή που νομίζαμε έως τώρα.

Αυτή ισοδυναμεί περίπου με 6,4 δισεκατομμύρια ήλιους, κι έτσι η μαύρη τρύπα στο γαλαξία M87 είναι η πλέον μεγαλύτερη από όλες αυτές που έχουν μετρηθεί με μια αξιόπιστη τεχνική, και δείχνει ότι οι αποδεκτές μάζες μιας μαύρης τρύπας στους γειτονικούς μας μεγάλους γαλαξίες ενδέχεται να μην είναι παρόμοιες, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Αριστερά: πίδακες αναβλύζουν από την κεντρική μαύρη τρύπα του ελλειπτικού γαλαξία M87, Η  μάζα της είναι ισοδύναμη με 5 περίπου δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες.

Το γεγονός αυτό θα έχει συνέπειες για τις θεωρίες εκείνες για το πώς σχηματίζονται και μεγαλώνουν οι γαλαξίες, ενώ θα μπορούσε μάλιστα να λύσει κι ένα μακροχρόνιο αστρονομικό παράδοξο, υποστηρίζουν οι επιστήμονες. 

Ο Karl Gebhardt από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν ανέφερε λεπτομερώς τα πορίσματα της μελέτης του στην ετήσια συνεδρίαση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στην Πασαντένα

Για να κατανοήσουνε τον τρόπο με τον οποίο οι γαλαξίες σχηματίζονται και αυξάνονται, οι αστρονόμοι πρέπει να ξεκινήσουν με τις βασικές πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση των σημερινών γαλαξιών. Από τι φτιάχνονται? Πόσο μεγάλοι είναι; Πόσο ζυγίζουν; Οι αστρονόμοι μετρούν τη μάζα τους από την ταχύτητα των άστρων που στρέφονται εντός του γαλαξία.

Η μελέτη της συνολικής μάζας είναι σημαντική, αλλά το κρίσιμο σημείο είναι να βρεθεί κατά πόσον η μάζα είναι στη μαύρη τρύπα, στα αστέρια, ή στην σκοτεινή άλω γύρω από τον γαλαξία, μια σφαιρική περιοχή που περιβάλλει έναν γαλαξία και που εκτείνεται πέρα από την ορατή δομή ενώ περιέχει την μυστηριώδη "σκοτεινή ύλη".

Για να τα βρούμε όλα αυτά θα πρέπει να τρέξουμε ένα εξελιγμένο μοντέλο. Όσο περισσότερα στοιχεία έχουμε, τόσο πιο πολύπλοκο θα είναι το μοντέλο. Για να μοντελοποιήσουν τον γαλαξία M87, οι Gebhardt και Jens Thomas χρησιμοποίησαν έναν από τους πιο ισχυρούς υπερυπολογιστές, το σύστημα  Lonestar στο Πανεπιστήμιο στο Όστιν.

"Στο παρελθόν, θεωρούσαμε την σκοτεινή άλω σημαντική, αλλά δεν είχαμε τους υπολογιστικούς πόρους για να την διερευνήσουμε," λέει ο Gebhardt. "Ήμασταν σε θέση να χρησιμοποιήσουμε μόνο αστέρια και μαύρες τρύπες. Γι αυτό έπρεπε να πάμε στον υπερυπολογιστή, ώστε να λάβουμε υπόψη και την σκοτεινή ύλη της άλω του γαλαξία. "

Το αποτέλεσμα του υπερυπολογιστή μας έβγαλε ότι η μάζα της μαύρης τρύπας του M87 είναι πολλαπλάσια από αυτή που μας έδιναν τα προηγούμενα μοντέλα, ένα εντελώς απροσδόκητο αποτέλεσμα, τονίζει ο Gebhardt. Αυτός και ο Jens Thomas ήθελαν να δοκιμάσουν το μοντέλο τους για τον πιο σημαντικό γαλαξία," εξήγησε.

Ο γαλαξίας M87 ήταν ένας από τους πρώτους γαλαξίες που προτάθηκαν ότι φιλοξενεί μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του σχεδόν πριν τρεις δεκαετίες. Επίσης, έχει ένα ενεργό πίδακα που εκπέμπει ακτινοβολία από τον πυρήνα του γαλαξία, καθώς η  ύλη περιστρέφεται πολύ κοντά στην μαύρη τρύπα. Αυτό βοήθησε  τους αστρονόμους να μελετήσουν τη διαδικασία με την οποία οι μαύρες τρύπες προσελκύουν την ύλη. Όλοι αυτοί οι παράγοντες κάνουν τον M87  κατάλληλο για μελέτες της υπερβαρέας μαύρης τρύπας," ΄διευκρινίζει ο Gebhardt.

Αυτά τα νέα αποτελέσματα για τον M87, μαζί με υποδείξεις από άλλες πρόσφατες παρατηρήσεις με το δικό του τηλεσκόπιο, τον οδήγησε να υποψιάζεται ότι οι μάζες όλων των κεντρικών μαύρων οπών είναι μεγαλύτερες από όσο είχαν υπολογιστεί.

Το συμπέρασμα αυτό είναι σημαντικό για το πώς οι μαύρες τρύπες σχετίζονται με τους γαλαξίες..Εάν αλλάξουμε τη μάζα της μαύρης τρύπας, θα αλλάξει και ο τρόπος που σχετίζεται η μαύρη τρύπα με τον γαλαξία. Είναι γνωστό πως υπάρχει μια στενή σχέση ανάμεσα τους που έχει βοηθήσει τους ερευνητές να δοκιμάσουν τον τρόπο με τον οποίο μεγαλώνουν οι γαλαξίες με τον χρόνο. Η αύξηση της μάζας της μαύρης τρύπας στους πιο μεγάλους γαλαξίες θα πρέπει να αλλάξει και την σχέση τους.

Οι μεγαλύτερες μάζες για τις μαύρες τρύπες στους κοντινούς μας γαλαξίες, επίσης, θα μπορούσε να λύσει κι ένα παράδοξο που αφορά τη μάζα των κβάζαρ – ενεργές μαύρες τρύπες στα κέντρα εξαιρετικά απομακρυσμένων γαλαξιών, που παρατηρούνται στις απαÏ
Ï‡Î­Ï‚ του σύμπαντος. Τα κβάζαρ εκπέμπουν μια έντονη λάμψη καθώς το αρχέγονο αέριο υλικό των γαλαξιών, κινείται σπειροειδώς προς τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας.

"Υπάρχει ένα μακροχρόνιο πρόβλημα με τη μάζα της μαύρης τρύπας σε ένα κβάζαρ ότι ήταν πολύ μεγάλη -10 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες," λέει ο Gebhardt. "Όμως, στους τοπικούς γαλαξίες, ποτέ δεν είδαμε τόση μάζα στις κεντρικές μαύρες τρύπες. Υποψιαζόμαστε λοιπόν πριν ότι υπήρχε λάθος στον υπολογισμό των μαζών στα κβάζαρ. Αλλά αν αυξηθεί η μάζα της μαύρης τρύπας του M87 δύο με τρεις φορές, τότε το πρόβλημα σχεδόν λύνεται."

Αν και οι νέες μετρήσεις για το μεγαλύτερο μέγεθος των μαύρων οπών βασίστηκαν αρχικά σε ένα θεωρητικό μοντέλο, νέες αστρονομικές παρατηρήσεις από τηλεσκόπια της Χαβάης και το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο στη Χιλή έρχονται να επιβεβαιώσουν τις εκτιμήσεις αυτές, σύμφωνα με τους επιστήμονες.

Ας σημειωθεί ότι στο συνέδριο έγινε παρουσίαση από τον Van den Bosch του πανεπιστημίου του Τέξας μιας εργασίας, που επίσης διαπίστωσε χωρίς μάλιστα να συμπεριλάβει την σκοτεινή ύλη στους νέους υπολογισμούς, πως οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στους πυρήνες των γαλαξιών έχουν διπλάσιο μέγεθος από ότι εκτιμάτο ως τώρα. Η ανάλυση της ομάδας επικεντρώθηκε στο γαλαξία NGC 3379 και βρήκε ότι η μαύρη τρύπα του τελικά είναι σχεδόν διπλάσια σε μάζα από όσο νομίζαμε έως τώρα.

Τα αποτελέσματα επίσης θα δημοσιευθούν  στο As­t­ro­phys­i­cal Jour­nal από τους Karl Gebhardt και Jens Thomas του Ινστιτούτου Max Planck για την Εξωγήινη Φυσική στο Garching της Γερμανίας.

Πηγή: World Science