Η γαλαξιακή ύλη βοηθάει να ζυγίσουμε μια μαύρη τρύπα

Από σελίδα του Physics Web, 29 Νοεμβρίου 2001

Οι πελώριες μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι υπάρχουν στην καρδιά κάθε γαλαξία, αλλά είναι περίπλοκος και χρονοβόρος ο υπολογισμός των μαζών τους με τις υπάρχουσες τεχνικές. Τώρα αυτό τείνει ν' αλλάξει μετά την ανακάλυψη ότι η μάζα μιας μαύρης τρύπας σχετίζεται με την συγκέντρωση των άστρων στο γαλαξία που την φιλοξενεί. Σύμφωνα με τον Alister Graham και τους συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής στην Tenerife των Καναρίων Νησιών, οι αστρονόμοι θα μπορούν να υπολογίζουν τις μάζες χιλιάδων μαύρων οπών γρήγορα και με ακρίβεια από τις απεικονίσεις ολοκλήρων των γαλαξιών. (A Graham et al 2001 Astrophys. J. Lett.)

Οι πολύ μεγάλης μάζας μαύρες τρύπες είναι μεταξύ ενός εκατομμυρίου και χιλίων εκατομμυρίων ηλιακών μαζών, και σχεδόν κάθε γαλαξίας θεωρείται ότι φιλοξενεί κάποια από αυτές. Αυτό σημαίνει ότι κάθε θεωρία γαλαξιακής εξέλιξης πρέπει να προβλέπει το σχηματισμό μαύρων οπών και αντίστροφα.

Νωρίτερα εφέτος, η ομάδα του Graham βρήκε ότι η μάζα μιας μαύρης τρύπας σχετίζεται με την Ο Alister Graham στο αστεροσκοπείο της Tenerife κατανομή των ταχυτήτων των αστεριών που περιφέρονται γύρω της. Υπολόγισαν επιτυχώς τη μάζα μαύρων τρυπών από μετρήσεις ταχυτήτων των γειτονικών αστέρων, αλλά οι μετρήσεις αυτές απαιτούν δαπανηρές και μεγάλης διάρκειας τηλεσκοπικές παρατηρήσεις.

Η νέα τεχνική συσχετίζει τη μάζα μιας μαύρης τρύπας με την κατανομή της μάζας στην κεντρική πυκνή περιοχή του γαλαξία που την περιέχει. Ο Graham και οι συνεργάτες του συνέλεξαν υψηλής ποιότητας φωτογραφίες 23 γαλαξιών που είχαν ερευνηθεί στην προηγούμενη μελέτη, και μέτρησαν τις λαμπρότητές τους. Αυτό τους επέτρεψε να υπολογίσουν την πυκνότητα των άστρων σ' αυτούς τους γαλαξίες, από την οποία υπολόγισαν τις μάζες των κεντρικών μαύρων τρυπών στους γαλαξίες αυτούς. Βρήκαν λοιπόν ότι η μάζα των μαύρων τρυπών συσχετιζόταν στενότερα με την κατανομή των άστρων, παρά με την κατανομή των ταχυτήτων των άστρων αυτών.

Μπορεί να μην ακούγεται παράξενο ότι η μάζα μιας μαύρης τρύπας συνδέεται με τη συγκέντρωση των άστρων γύρω της. Όσο μεγαλύτερη μάζα έχει μια μαύρη τρύπα, τόσο μεγαλύτερη έλξη ασκεί στα γειτονικά της άστρα, και τόσο μεγαλύτερη μάζα συνεπώς συλλέγει γύρω της. Αλλά ο Graham και οι συνεργάτες του υποδεικνύουν ότι αυτό το φαινόμενο θα μπορούσε επίσης να προέλθει από ένα σύνδεσμο μεταξύ των διαδικασιών με τις οποίες σχηματίζονται οι γαλαξίες και σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες.

Οι αστρονόμοι δεν είναι ακόμη βέβαιοι αν οι μαύρες τρύπες υπήρχαν στο πρώϊμο Σύμπαν πριν να σχηματιστούν οι γαλαξίες.
"Αυτή είναι μια σημαντική νέα αντίληψη, η οποία ρίχνει νέο φως στο σχηματισμό των γαλαξιών και των κεντρικών μαύρων οπών τους," λέει ο Graham. "Τώρα γνωρίζουμε ότι μια βιώσιμη θεωρία για τη δημιουργία των υπερμεγεθών μαύρων τρυπών πρέπει να συνδέεται με την ίδια τη δομή του γαλαξία".