Οι βραχίονες στους σπειροειδείς γαλαξίες μπορούν να προδώσουν το βάρος των μαύρων οπών

Πηγή: NewScientist, 8 Απριλίου 2008

Πώς άραγε κάποιος μπορεί να ζυγίσει μια υπερβαρέα μαύρη τρύπα που το βάρος της είναι ανάμεσα στο 1 εκατομμύριο και στο 1 δισεκατομμύριο φορές αυτό του ήλιου; Η απάντηση θα μπορούσε να είναι πολύ εύκολη αν πάρουμε μια εικόνα του περιβάλλοντος γαλαξία της.

Μια ομάδα αστρονόμων έχει καταλήξει στο συμπέρασμα ότι όσο μεγαλύτερη είναι η μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός σπειροειδούς γαλαξία, τόσο σφιχτότεροι είναι οι βραχίονες του γαλαξία που την τυλίγει γύρω της. Εάν έχουν δίκιο, τότε μια απλή σχέση θα έδινε στους ερευνητές έναν εύκολο τρόπο για να μάθουν τα πάντα για τις μαύρες τρύπες, ακόμα και μέχρι 8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας - χιλιάδες φορές πιο μακριά από τις περισσότερες μαύρες τρύπες, που μπορούμε να βρούμε σήμερα τη μάζα τους.

Η μαύρη τρύπα μέσα στο γαλαξία Τρίγωνο ή Triangulum (αριστερά) δεν ζυγίζει περισσότερο από 1500 φορές τη μάζα του ήλιου. Οι σπείρες του τυλίγονται γύρω του χαλαρά με μία γωνία 42°

Ο Marc Seigar του πανεπιστημίου του Αρκάνσας μαζί με συναδέλφους του μελέτησε 37 σπειροειδείς γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένου και του Γαλαξία μας και του γείτονα μας, της Ανδρομέδα.

Οι γαλαξίες με τις μικρότερες μαύρες τρύπες είχαν σπείρες με μία γωνία τουλάχιστον 43° (γωνία ανάμεσα στους βραχίονες και στον πυρήνα τους), ενώ εκείνοι με τις μεγαλύτερες μαύρες τρύπες οι βραχίονες αγκαλιάζονταν πιο σφικτά, με λιγότερο από 7° να χωρίζουν τους βραχίονες των γαλαξιών από τους πυρήνες τους.

Δεν είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει μια σύνδεση μεταξύ των υπερβαρέων μαύρων οπών, τις οποίες δεν μπορούν να δουν, και τους περιβάλλοντες γαλαξίες τους, τους οποίους μπορούν να παρατηρήσουν.

Γρήγορα αστέρια

Προηγουμένως, οι ερευνητές είχαν παρατηρήσει ότι η κεντρική διόγκωση των αστεριών που σχηματίζεται στο κέντρο του γαλαξία ήταν μεγαλύτερη για τις πιο βαριές μαύρες τρύπες. Αλλά ο υπολογισμός της μάζας της κεντρικής διόγκωσης στις πολύ μεγάλες αποστάσεις, θα είχε πολλή αβεβαιότητα," λέει ο Seigar.

Οι αστρονόμοι ζυγίζουν, επίσης, τις μαύρες τρύπες μελετώντας τις κινήσεις των άστρων που κινούνται γύρω τους - όσο μεγαλύτερη είναι η η μαύρη τρύπα, τόσο γρηγορότερη είναι η κίνηση των άστρων. Αλλά τα αστέρια μπορούν να παρατηρηθούν μόνο στους γαλαξίες που απέχουν μερικές δεκάδες εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Η κολοσσιαία μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία της Ανδρομέδα ζυγίζει περίπου 200 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου. Οι σπείρες του είναι σχετικά σφικτές γύρω από τον πυρήνα του, με ένα άνοιγμα περίπου 7°

Όσο πιο μακριά κοιτάτε αυτή η μέθοδος γίνεται ολοένα και πιο δύσκολο να χρησιμοποιηθεί - ακόμη και με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble - επειδή δεν έχετε ικανή ανάλυση για να το κάνετε," τονίζει ο Seigar. "Οι σπείρες είναι ευκολότερο να ανιχνευτούν ακόμα και σε πολύ υψηλές αποστάσεις."

Πράγματι, οι πιο απόμακρες μαύρες τρύπες ασκούν περισσότερη γοητεία στους αστρονόμους, επειδή θεωρούνται ότι γεννήθηκαν στο πρώιμο σύμπαν, εξηγεί ο Seigar.

Σκοτεινή ύλη

Κατά συνέπεια, μπορούν να ρίξουν φως στον τρόπο με τον οποίο εξελίσσονται οι γαλαξίες, καθώς επίσης και σε ένα κοσμολογικό συστατικό που είναι ακόμα πιο δύσκολο να το καταλάβουμε - τη σκοτεινή ύλη. Οι γαλαξίες θεωρούνται πως σχηματίζονται μέσα στα γιγαντιαία λίκνα της μυστήριας ύλης, που ανιχνεύεται μόνο από τη βαρυτική έλξη της πάνω στην ορατή ύλη.

Η βαρυτική έλξη της σκοτεινής ύλης μπορεί επίσης να υπαγορεύσει το άνοιγμα των σπειρών ενός γαλαξία, το βάρος της κεντρικής διόγκωσής του (η κεντρική περιοχή του γαλαξία σαν μια ελαφρά πεπλατυσμένη σφαίρα με ακτίνα περίπου 10.000 έτη φωτός και που περιέχει σκόνη, ακτινοβολία και άστρα) και τη μάζα της μαύρης τρύπας του, διευκρινίζει ο Seigar, αν και αυτή η θεωρία είναι προς απόδειξη ακόμα.

Η ομάδα του Seigar θα μελετήσει έπειτα τις πιο απόμακρες ενεργές μαύρες τρύπες, οι οποίες είναι στο στάδιο να καταβροχθίσουν το υλικό των περιχώρων τους. Αυτές είναι πιο εύκολο να μετρηθούν από όσο οι ήρεμες μαύρες τρύπες αλλά είναι σπανιότερες, και αυτήν την περίοδο μπορούν να ζυγιστούν μόνο εάν είναι λιγότερο από 5 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

Οι ερευνητές θέλουν να σιγουρευτούν ότι η απλή σχέση που βρήκαν μεταξύ των σπειρών και τη μάζα των μαύρων οπών δεν αλλάζει, όσο εξελίσσονται οι γαλαξίες με το πέρασμα του χρόνου. Γι αυτό και ο Seigar λέει ότι πρέπει να σιγουρευτούμε ότι η σχέση δεν εξελίσσεται με τον χρόνο.