Το Chandra βρίσκει μαύρες τρύπες 'πιράνχα'

Πηγή: astronomy.com, 26 Ιουλίου 2007

Οι υπερβαρέες μαύρες τρύπες αυξάνονται γρηγορότερα στα νεαρά σμήνη των γαλαξιών, σύμφωνα με νέα αποτελέσματα από το Διαστημικό Παρατηρητήριο Chandra με ακτίνες-X της NASA. Αυτές οι υπερβαρέες μαύρες τρύπες γρήγορης ανάπτυξης, μπορούν να έχουν μια μεγάλη επίδραση πάνω στους γαλαξίες και τα σμήνη όπου βρίσκονται.

Η καλλιτεχνική αυτή εικόνα παρουσιάζει μια ταχύτατα αυξανόμενη μαύρη τρύπα, ή ενεργός γαλαξιακός πυρήνας (AGN), στο κέντρο ενός γαλαξία. Ένας δίσκος από καυτό αέριο ρέει προς την κεντρική μαύρη τρύπα, η οποία περιβάλλεται από ένα μεγάλο "ντόνατς" που περιέχει πιο ψυχρό αέριο και σκόνη

Χρησιμοποιώντας το Chandra, οι επιστήμονες ερεύνησαν ένα δείγμα γαλαξιακών σμηνών ή συστάδων και υπολόγισαν το τμήμα των γαλαξιών με γρήγορη ανάπτυξη, δηλαδή τις υπερβαρέες μαύρες τρύπες που είναι γνωστές ως ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες (AGN). Αυτά τα στοιχεία του Chandra παρουσιάζουν, για πρώτη φορά, ότι τα νεώτερα και πιο απόμακρα σμήνη των γαλαξιών περιείχαν πολύ περισσότερους AGN από ότι τα παλαιότερα και τα πιο κοντινά σμήνη.

Τα σμήνη των γαλαξιών είναι από τις μεγαλύτερες δομές στον Κόσμο, που αποτελούνται από πολλούς μεμονωμένους γαλαξίες, μερικοί από τους οποίους περιέχουν ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες AGN. Στις απαρχές της ιστορίας του Κόσμου, αυτοί οι γαλαξίες περιείχαν περισσότερο αέριο για το σχηματισμό άστρων και την ανάπτυξη των μαύρων οπών από όσο οι γαλαξίες στα σμήνη σήμερα. Αυτά τα 'καύσιμα' επιτρέπουν στις μαύρες τρύπες των νεαρών σμηνών να αυξάνονται γρηγορότερα από τις αντίστοιχες τους στα κοντινά μας σμήνη.

"Οι μαύρες τρύπες σε αυτά τα πρώιμα σμήνη είναι σαν τα πιράνχας σε ένα πολύ καλοταϊσμένο ενυδρείο", λέει ο Jason Eastman του πολιτειακού πανεπιστημίου του Οχάιου και επικεφαλής συντάκτης της μελέτης. "Όχι ότι κτυπιούνται μεταξύ τους για τα καύσιμα τους, αλλά υπήρχαν τόσα πολλά αέρια καύσιμα, που στην πράξη όλα το πιράνχα ήταν σε θέση να αναπτυχθούν και να αυξηθούν γρήγορα."

Η ομάδα χρησιμοποίησε το Chandra για να καθορίσει το τμήμα του AGN σε τέσσερα διαφορετικά σμήνη γαλαξιών σε μεγάλες αποστάσεις, όταν δηλαδή το σύμπαν ήταν περίπου 58% της τρέχουσας ηλικίας του. Κατόπιν σύγκριναν αυτή την τιμή με το τμήμα που βρέθηκε σε περισσότερο κοντινά σμήνη, εκείνα που περίπου είναι στο 82% της τρέχουσας ηλικίας του σύμπαντος.

Τα πιο μακρινά σμήνη περιείχαν περίπου 20 φορές περισσότερους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες AGN από όσο το λιγότερο απόμακρο δείγμα. Οι AGN έξω από τα σμήνη είναι επίσης πιο συνηθισμένοι, όταν το σύμπαν ήταν νεώτερο, αλλά μόνο κατά έναν παράγοντα 2 ή 3 πάνω στην ίδιο χρονική περίοδο.

"Είχε προβλεφθεί ότι θα υπήρχαν μαύρες τρύπες γρήγορης ανάπτυξης στα σμήνη, αλλά δεν είχαμε ποτέ τέτοια καλά στοιχεία μέχρι τώρα", λέει  ο Paul Martini, ένας άλλος συντάκτης της μελέτης. "Κι αυτό μπορεί να βοηθήσει ώστε να λύσουμε μερικά μυστήρια για τα σμήνη των γαλαξιών."

Ένα μυστήριο είναι γιατί υπάρχουν τόσοι πολλοί μπλε γαλαξίες, όπου γεννιούνται νέα άστρα, στα νεαρά απόμακρα σμήνη και λιγότεροι στα κοντινά και παλαιότερα σμήνη. Οι AGN θεωρούνται πως αποβάλουν ή καταστρέφουν το ψυχρό αέριο στο γαλαξία που τους φιλοξενεί, μέσω ισχυρών εκρήξεων από τη μαύρη τρύπα. Το γεγονός αυτό μπορεί να πνίξει το σχηματισμό των άστρων, και τα μπλε, μεγάλα αστέρια έπειτα βαθμιαία θα πεθάνουν, αφήνοντας πίσω μόνο τα παλαιά, και πιο κόκκινα αστέρια. Αυτή η διαδικασία θέλει ένα δισεκατομμύριο χρόνια ή και περισσότερο για να πραγματοποιηθεί, κι έτσι μια έλλειψη από γαλαξίες σχηματισμού νέων άστρων είναι αξιοπρόσεχτη μόνο για τα παλαιότερα σμήνη.