Οι πιο αρχέγονες μαύρες τρύπες παρέκαμψαν τους νόμους της φυσικής

Πηγή: New Scientist, 11 Ιουλίου 2006

Οι μαύρες τρύπες στο αρχέγονο σύμπαν μπορεί να είχαν παρακάμψει έναν νόμο της φυσικής για να αυξηθούν γρήγορα σε κολοσσιαία μεγέθη. Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να λύσει έναν από μακρού υφιστάμενο γρίφο γιατί τέτοια τεράστια αντικείμενα εμφανίστηκαν τόσο σύντομα μόλις εμφανίστηκε το σύμπαν.

Η νέα ανάλυση, από τους Marta Volonteri και Martin Rees, από το πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ της Βρετανίας, εμπλέκει όλους τους σημαντικούς παράγοντες που περιλαμβάνονται στην αύξηση μιας μαύρης τρύπας και συμπεραίνει ότι η ταχεία ανάπτυξη τους είναι δυνατή. Κι αυτό επειδή η μαύρη τρύπα "καταπίνει" την ακτινοβολία που παράγεται, καθώς η μαύρη τρύπα καταπίνει την ύλη γύρω από αυτήν κάτι που αποτρέπει μια καταστρεπτική έκρηξη.

Ο γρίφος αυτός προέκυψε αρχικά όταν οι αστρονόμοι επεσήμαναν τερατώδεις αρχέγονες μαύρες τρύπες, με μάζα δισεκατομμυρίων ήλιων, κοντά στην άκρη του ορατού Κόσμου. Οι ίδιες οι μαύρες τρύπες είναι αόρατες, αλλά η ύλη που περιέρχεται μέσα σε αυτές θερμαίνεται από την τριβή και εκπέμπει πολύ ισχυρές ακτίνες X. Αυτές οι ακραίες εκπομπές καθορίζουν το απόμακρο σύστημα ως ένα κβάζαρ.

Λόγω του χρόνου που χρειάζονται οι ακτίνες X στο ταξίδι τους από αυτά τα εξαιρετικά απόμακρα αντικείμενα μέχρι τη Γη, οι αστρονόμοι βλέπουν ότι τα κβάζαρ υπήρχαν σε μια εποχή λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι δεν μπορούσαν να εξηγήσουν πώς τα αντικείμενα αυτά συνέλεξαν τόση τεράστια ποσότητα ύλης σε έναν τέτοιο σχετικά σύντομο χρόνο. Μια πρόταση ήταν ότι αυτές οι μαύρες τρύπες στο πρώιμο σύμπαν ξεπέρασαν κάπως έναν νόμο που λέγεται "όριο του Eddington", που περιορίζει κανονικά την αύξηση των αντικειμένων που συλλέγουν υλικό.

Το όριο αυτό προκύπτει επειδή εάν μια μαύρη τρύπα 'καταπίνει' ύλη πάρα πολύ γρήγορα, ο δίσκος της ύλης που την τροφοδοτεί ακτινοβολεί κάποια στιγμή τόση πολλή ενέργεια, που την εκπέμπει στον χώρο αφήνοντας έτσι ελάχιστο υλικό για να πέσει στο αντικείμενο (τη μαύρη τρύπα), σταματώντας έτσι την αύξηση της.

Μερικοί αστρονόμοι έχουν προτείνει ότι οι αρχέγονες μαύρες τρύπες κατόρθωσαν να παρακάμψουν αυτό τον νόμο, καταπίνοντας την ακτινοβολία στη γειτονιά της προτού αυτή μπορέσει να ξεφύγει από το δίσκο της ύλης.

Στο πυκνό εσωτερικό μέρος του δίσκου, οι ακτίνες X μπορεί να θέλουν αρκετό χρόνο για να ταξιδεύσουν προς τα έξω, λόγω των συχνών συγκρούσεών τους με την ύλη. Σε αυτή την περίπτωση, η μαύρη τρύπα θα μπορούσε να τις απορροφήσει μαζί με την απορροφούμενη ύλη.

Αλλά δεν ήταν σαφές εάν ακόμη και αυτές οι "παράνομες" μαύρες τρύπες θα αυξάνονταν αρκετά γρήγορα, λαμβάνοντας υπόψη κι άλλους περιορισμούς που υπάρχουν. Παραδείγματος χάριν, οι μαύρες τρύπες μπορούν περιστασιακά να σταματήσουν να απορροφούν νέφη πλούσια σε ύλη στο διαγαλαξιακό διάστημα, όπου δεν υπάρχει τίποτα για να 'καταβροχθίσουν'. Εντούτοις, η ανάλυση από τους Volonteri και Rees παρουσιάζει ότι η αύξηση των αρχέγονων μαύρων οπών μπορεί να είναι αρκετά γρήγορη.

"Αυτή η αύξηση είναι μια πρόκληση," λέει ο Stuart Shapiro, του πανεπιστημίου του Ιλλινόις. Αλλά η νέα μελέτη παρουσιάζει ότι "η πρόκληση μπορεί να αντιμετωπιστεί κάτω από ειδικές, αλλά εύλογες, περιστάσεις", ανέφερε. Αυτές οι περιστάσεις περιλαμβάνουν μια υπόθεση ότι ο ρυθμός με τον οποίο οι μαύρες τρύπες  σταματούν να τρέφονται από τους γαλαξίες που τις φιλοξενούν είναι σχετικά χαμηλός.

Τελικά, οι μαύρες τρύπες θα επέστρεφαν για να καταβροχθίσουν κάτι λιγότερο από το όριο του Eddington, λόγω μιας έλλειψης ανεφοδιασμού, λέει ο Rees: "Οι περισσότερες μαύρες τρύπες στους σημερινούς γαλαξίες είναι δυσδιάκριτες, επειδή δεν τροφοδοτούνται με 'καύσιμα', και δεν βλέπουμε έτσι ακτινοβολίες-Χ."