Η μαύρη τρύπα κρύβεται στον αόρατο γαλαξία

Πηγή: Space.com, 14 Σεπτεμβρίου 2005

Κατά ένα παράξενο τρόπο οι αστρονόμοι έχουν ανιχνεύσει μια τεράστια μαύρη τρύπα, αλλά δεν μπορούν να βρουν κανένα ίχνος του γαλαξία που θα πρέπει να την περιβάλλει. 

Στο κέντρο των περισσότερων μεγάλων γαλαξιών, μαζί και ο Γαλαξίας μας, υπάρχουν εξαιρετικά πυκνές μαύρες τρύπες με μάζες εκατοντάδες εκατομμύρια φορές αυτή του ήλιου μας.

Αυτές οι ογκώδεις μαύρες τρύπες, που ονομάζονται κβάζαρ, είναι τα πιο λαμπερά αντικείμενα στον Κόσμο, που επισκιάζουν ακόμη και τους φωτεινότερους γαλαξίες. Ενώ η ίδια η μαύρη τρύπα δεν μπορεί να ανιχνευτεί, όμως το στροβιλιζόμενο υλικό - που πέφτει προς αυτήν - λόγω της τριβής και της θερμότητας εκ:πέμπει τεράστια ποσά ακτινοβολίας, η οποία εν συνεχεία μπορεί να ανιχνευτεί από τα ραδιοτηλεσκόπια.

Όμως, για να διατηρήσουν την άγρια λαμπρότητα τους τα κβάζαρ πρέπει να τροφοδοτηθούν από τους ίδιους τους γαλαξίες στους οποίους ζουν μέσα. Γι' αυτό η ανακάλυψη ενός κβάζαρ χωρίς κανέναν γαλαξία είναι πολύ εκπληκτική.

Χρησιμοποιώντας τις εικόνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και τη φασματοσκοπία από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) στη βόρεια Χιλή, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων επέλεξε 20 κβάζαρ, που βρίσκονταν σε μέτριες αποστάσεις από τη Γη για να μελετήσουν τις ιδιότητες των γαλαξιών που τις φιλοξενούσαν.

Σε 19 από αυτά, οι αστρονόμοι βρήκαν να περικυκλώνονται από γαλαξίες όπως προβλέπεται. Αλλά όταν εξέτασαν το κβάζαρ HE0450-2958 σε περίπου 5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, δεν βρήκαν σημάδι κανενός γαλαξία.

"Πρέπει επομένως να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι, αντίθετα προς τις προσδοκίες μας, αυτό το λαμπρό κβάζαρ δεν περιβάλλεται από έναν τεράστιο γαλαξία", λέει ο Pierre Magain, αστρονόμος από το πανεπιστήμιο της Λιέγης στο Βέλγιο και επικεφαλής συντάκτης μιας νέας μελέτης που τεκμηριώνει την ανακάλυψη.

Τα κβάζαρ είναι σχετικά μικρά συγκρινόμενα με τους γαλαξίες τους οποίους ξεπερνούν σε λαμπρότητα. Αυτά έχουν το μέγεθος του ηλιακού συστήματός μας μόνο, αλλά μπορούν να εκπέμψουν μέχρι 100 φορές περισσότερη ακτινοβολία απ' ό,τι ένας ολόκληρος γαλαξίας.

Κι ενώ η έντονη λαμπρότητα των κβάζαρ τα κάνει ορατά σε όλο το σύμπαν, όμως την ανίχνευση των γαλαξιών που τα φιλοξενεί την κάνουν δύσκολη επειδή το φως και η ακτινοβολία από τους γαλαξίες χάνονται στο έντονο φως των κβάζαρ.

Προς το τέλος της δεκαετίας του '90, αναπτύχθηκαν μαθηματικοί αλγόριθμοι "αποσυνέλιξης" που θα μπορούσαν να εφαρμοστούν στις εικόνες αφότου στάλθηκαν αυτές στη Γη και που ήταν σε θέση να ξεχωρίσουν το φως των κβάζαρ από αυτό των γαλαξιών οικοδεσποτών τους. Από τότε, οι αστρονόμοι έχουν δείξει ότι σχεδόν όλα τα κβάζαρ περικυκλώνονται από έναν γαλαξία οικοδεσπότη τους.

Στην περίπτωση του HE0450-2958 αντί ενός περιβάλλοντος γαλαξία, οι ερευνητές ανίχνευσαν ένα νέφος ιονισμένου αερίου μεγέθους περίπου 2.500 έτη φωτός. Αφού ονόμασαν αυτό το νέφος "η σταγόνα" οι ερευνητές θεωρούν ότι αυτό το νέφος αερίου είναι που τελικά 'τρέφει' τη μαύρη τρύπα, και που του επιτρέπει να γίνει κβάζαρ. Οι ερευνητές υπολογίζουν ότι το κβάζαρ απορροφά σταδιακά περίπου κάθε χρόνο μάζα ίση με του ήλιου μας από τη σταγόνα για να ικανοποιήσει την όρεξή του.

Αλλά υπάρχει κι άλλο ένα μυστήριο. Είναι η ανίχνευση ενός βαθειά διαστρεβλωμένου γαλαξία (γαλαξίας σύντροφος λέγεται) που βρίσκεται 50.000 έτη φωτός μακριά από το κβάζαρ. Αυτός ο γαλαξίας δείχνει να είναι ένας εξαιρετικά ενεργός αστρικός βρεφικός σταθμός, που γεννά νέα αστέρια με ένα γρήγορο ρυθμό, ενώ είναι επίσης φωτεινότερος στο υπέρυθρο φάσμα από τους περισσότερους γαλαξίες.

Ο συνδυασμός αυτών των τριών παραγόντων - διαστρεβλωμένη μορφή, υψηλός ρυθμός παραγωγής αστεριών και φωτεινότητα στο άκρα υπέρυθρο - είναι ένδειξη ότι ο γαλαξίας σύντροφος υπέστη μια κοσμική σύγκρουση περίπου πριν 100 εκατομμύρια έτη, ενδεχομένως με τον κβάζαρ δίχως γαλαξία.

Μια τέτοια σύγκρουση θα είχε στροβιλίσει τη σκόνη και το αέριο και θα είχε ενισχύσει το σχηματισμό των αστεριών, λέει η Gèraldine Letawe, μέλος της ερευνητικής ομάδας επίσης από το πανεπιστήμιο της Λιέγης στο Βέλγιο. Η θερμότητα από τα νέα αστέρια συνδυασμένη με τη σκόνη και το αέριο - που θερμάνθηκαν από τη σύγκρουση - ίσως είναι υπεύθυνη για την έντονη υπέρυθρη πυράκτωση του γαλαξία.

Για να εξηγήσει την παράξενη κοσμική οργάνωση που ανακάλυψαν οι ερευνητές έχουν βρει διάφορες υποθέσεις, που όλες τους είναι εξίσου περίεργες:

• Είναι πιθανόν το κβάζαρ να περικλείεται από ένα γαλαξία πάρα πολύ μικρό και πάρα πολύ εξασθενημένο για να ανιχνευθεί. Εάν υπάρχει ένας τέτοιος γαλαξίας οικοδεσπότης του κβάζαρ, τότε θα πρέπει να είναι είτε έξι φορές πιο εξασθενημένος από τους τυπικούς γαλαξίες οικοδεσπότες είτε να έχει μια ακτίνα μικρότερη από 300 έτη φωτός. Οι περισσότεροι γαλαξίες οικοδεσπότες των κβάζαρ κυμαίνονται σε μήκος μεταξύ 6.000 και 50.000 ετών φωτός.

• Το κβάζαρ μπορεί να μην ήταν πάντα χωρίς γαλαξία, αλλά η σύγκρουση με τον γαλαξία σύντροφο μπορεί να είχε αναγκάσει κάπως το γαλαξία του κβάζαρ να εξαφανιστεί εντελώς. Οι ερευνητές σημειώνουν, εντούτοις, ότι πρόκειται "δύσκολο να φανταστούν πώς θα μπορούσε να συμβεί η πλήρης διάσπαση ενός γαλαξία."

• Το νέφος - σταγόνα μπορεί να είναι αέριο που απορροφήθηκε από μια αργή μαύρη τρύπα καθώς ταξίδευε μέσα από το δίσκο ενός σπειροειδούς γαλαξία.

• Και τέλος, ίσως η πιο περίεργη θεωρία είναι ότι το κβάζαρ περικυκλώνεται από έναν γαλαξία αλλά φτιαγμένο σχεδόν εξ ολοκλήρου από σκοτεινή ύλη, μια θεωρητική ουσία που πιστεύεται ότι αποτελεί το 25% της ύλης στο Σύμπαν, αλλά που δεν μπορεί να ανιχνευθεί άμεσα χρησιμοποιώντας τις σημερινές τεχνολογίες.

Οι προσομοιώσεις στους υπολογιστές των συγκρούσεων των γαλαξιών μπορεί να είναι σε θέση να καθορίσουν εάν οι πρώτες δύο επιλογές είναι εύλογες, λέει η Letawe.

Μπορεί να είναι δυνατό να επαληθευτεί εάν ο γαλαξίας είναι κατασκευασμένος από σκοτεινή ύλη αν ανιχνευτεί ο χώρος γύρω από το κβάζαρ για αποδεικτικά στοιχεία βαρύτητας, ένα φαινόμενο με το οποίο ένα ογκώδες ουράνιο αντικείμενο στρεβλώνει το χωροχρονικό ιστό, τόσο πολύ που το φως από τα απόμακρα αντικείμενα κάμπτεται γύρω από αυτό. 

Ένας άλλος τρόπος για να εξετάσουμε την παρουσία ενός γαλαξία με σκοτεινή ύλη είναι να ψάξουμε για αέρια που εμφανίζονται να κινούνται εξ' αιτίας της βαρύτητας κάποιου απαρατήρητου αντικειμένου, συνέχισε η Letawe.

Η ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στο Nature.