|
Δύο αστρονόμοι από το Τέξας και την Γερμανία με τη βοήθεια
του
Παρατηρητηρίου McDonald στο Ώστιν του Τέξας, του τηλεσκόπιου Hubble και πολλών άλλων
σε όλο τον κόσμο, βρήκαν νέα δεδομένα που αποδεικνύουν ότι οι πιο
μεγάλοι γαλαξίες στο σύμπαν καθώς οι υπερβαρέες μαύρες
τρύπες στην καρδιά τους μεγάλωσαν ταυτόχρονα.
"Εξελίσσονται μαζί", δήλωσε ο John Kormendy του
Πανεπιστημίου στο 'Ωστιν ο ένας από τους δύο ερευνητές. Ο άλλος αστρονόμος
είναι ο John Kormendy του Ινστιτούτου Max Planck
για την Εξωγήινη Φυσική. Τα αποτελέσματα είναι puiblished στο θέμα αυτής της
εβδομάδας των αστροφυσικά Εφημερίδα επιστολών.
Αριστερά: Δύο γιγάντιοι ελλειπτικοί γαλαξίες, NGC 4621 και
NGC 4472, φαίνονται παρόμοιοι από μια μεγάλη απόσταση (δεξιές εικόνες).
Όμως 'ζουμάροντας' πάνω στον πυρήνα τους με το Hubble αποκαλύπτονται οι
διαφορές τους (αριστερές εικόνες). Ο NGC 4621 δείχνει ένα λαμπρό πυρήνα,
ενώ ο NGC 4472 έχει πιο ασθενή φωτισμό. Ο πυρήνας αυτού του γαλαξία δεν
έχει τόσα πολλά άστρα. Πολλά άστρα του έχουν εκσφενδονιστεί έξω από τον
πυρήνα, όταν ο γαλαξίας συγκρούστηκε και συγχωνεύτηκε με έναν άλλον. Οι
δύο υπερβαρέες μαύρες τρύπες τους στρέφονται η μία γύρω από την άλλη,
και η μεγάλη βαρύτητα τους στέλνουν τα άστρα έξω από τον πυρήνα του
γαλαξία.
Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι οι γαλαξίες, οι Νήσοι του
Σύμπαντος όπως λέγονται, με εκατομμύρια ή
δισεκατομμύρια αστέρια, γίνονται μεγαλύτεροι μέσω των συγκρούσεων και των
συγχωνεύσεων με άλλους γαλαξίες. Η εργασία των Kormendy και Bender περιλαμβάνει τους
μεγαλύτερους γαλαξίες στο σύμπαν - τους ελλειπτικούς γαλαξίες που μπορεί να
περιέχουν ακόμα και χίλια δισεκατομμύρια
αστέρια. Σχεδόν όλοι αυτοί οι γαλαξίες περιέχουν μια υπερβαρέα μαύρη τρύπα στα
κέντρα τους, που είναι μια πολύ πυκνή περιοχή μάζας ισοδύναμη με
εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια ήλιους, από τις οποίες δεν μπορεί να
ξεφύγει ούτε και το φως.
Η τρέχουσα θεωρία λέει ότι όταν οι γαλαξίες συγκρούονται, οι μαύρες
τρύπες καταλήγουν να περιστρέφεται η μία γύρω από την άλλη. Αυτές οι δύο 'αναδεύουν'
βίαια το κέντρο του γαλαξία τους με την εξαιρετικά ισχυρή βαρύτητα τους και
πετάνε τα αστέρια που βρίσκονται εκεί έξω από τις κεντρικές
περιοχές. Καθώς το ζεύγος των δύο μαύρων οπών καταβροχθίζει τα πάντα στο κέντρο του νέου
γαλαξία, ο πυρήνας του υπεργαλαξία αδειάζει από
αστέρια που εκσφενδονίστηκαν μακριά και έτσι πρέπει να φαίνεται σκοτεινός
σύμφωνα με την θεωρία. Οι Kormendy και Bender μετρούσαν την αμυδρότητα αυτών
των γαλαξιών, που την ονόμαζαν "έλλειμμα φωτός".
Η μέτρηση όμως που έγινε για αυτή την 'έλλειψη του φωτός' στους
γαλαξιακούς πυρήνες ήταν μια έκπληξη για τους αστρονόμους με πολλές δεκαετίες
εργασιών, συμπεριλαμβανομένων και των Kormendy και Bender,
οι οποίοι έδειξαν ότι οι μεγαλύτεροι ελλειπτικοί γαλαξίες περιέχουν τις πιο
μεγάλες μαύρες τρύπες στα κέντρα τους. Υπάρχουν τέρατα μαύρες τρύπες που
ζυγίζουν δισεκατομμύρια φορές σαν τον Ήλιο μας. Αυτές κανονικά προσελκύουν τα
αστέρια από την τριγύρω τους περιοχή με την πανίσχυρη βαρύτητα τους.
Οι αστρονόμοι ανέμεναν λοιπόν ότι μια τέτοια μεγάλη μαύρη τρύπα θα
εκτίνασσε τα άστρα του κέντρου του γαλαξία σε ένα μικροσκοπικό, πυκνό
σμήνος στο κέντρο. Όμως οι παρατηρήσεις
τόσο κατά τη δεκαετία του 1980 με τα επίγεια τηλεσκόπια όσο και με
καλύτερες παρατηρήσεις κατά τη δεκαετία του 1990 με το τηλεσκόπιο Hubble
έδειχναν το
αντίθετο. Ότι οι μεγαλύτεροι γαλαξίες έχουν μεγάλα, ελαφρά, χαμηλής
πυκνότητας κέντρα. Γιατί όμως οι γιγαντιαίες μαύρες τρύπες δεν περιβάλλονται
από το πυκνό σμήνος άστρων όπως προβλέπει η θεωρία; Πού άραγε να πήγαν τα χαμένα
άστρα;
Η θεωρία ότι το ζεύγος των μαύρων οπών ενεργεί σαν βαρυτική σφεντόνα και
εκτινάσσει τα
αστέρια από τα γαλαξιακά κέντρα ήταν μια λαϊκή αλλά αναπόδεικτη εξήγηση.
Κανένα
τηλεσκόπιο δεν είχε δώσει αδιάσειστα στοιχεία γι αυτό μέχρι σήμερα.
Οι
Kormendy και Bender έκαναν λεπτομερείς μελέτες 11 τέτοιων γαλαξιών στο
Σμήνος της Παρθένου.
"Οι νέες μας παρατηρήσεις είναι μια ισχυρή και άμεση
σύνδεση μεταξύ των ιδιοτήτων των μαύρων οπών και του γαλαξιακού κέντρου,"
λέει ο Kormendy. "Πρόκειται για
την θεωρία που συνδέει τις μαύρες τρύπες με τον σχηματισμό των κέντρων -
χωρίς πολλά άστρα - των γιγάντιων ελλειπτικών γαλαξιών."
Η ακρίβεια των μετρήσεων της φωτεινότητας - που στην ουσία είναι ο αριθμός των
αστεριών - σε διάφορες αποστάσεις από τα κέντρα των ελλειπτικών γαλαξιών τους επέτρεψε να υπολογίσουν με
πολύ περισσότερη ακρίβεια από ό,τι στο
παρελθόν τις μάζες των άστρων που "λείπουν" στα κέντρα των
γιγαντιαίων ελλειπτικών γαλαξιών. Αυτός ο υπολογισμός τους αποκάλυψε περισσότερες εκπλήξεις:
Οι χαμένες μάζες αυξάνονταν ανάλογα με τις μετρούμενες μάζες των κεντρικών
μαύρων οπών. Ήταν γνωστό ότι οι δύο ποσότητες συνδέονται, αλλά δεν ήταν γνωστή
αυτή η αυστηρή αντιστοιχία τους, ώστε να είναι εντός του περιθωρίου
σφάλματος. Αυτή όμως η αντιστοιχία είναι σχεδόν τέλεια.
Η μάζα που λείπει επίσης αυξάνεται ανάλογα με μια άλλη ιδιότητα των γαλαξιών, που είναι γνωστό ότι είναι άμεσα συνδεδεμένη με τις μαύρες
τρύπες, δηλαδή την ταχύτητα με την οποία τα κινούνται ανορθόδοξα στους γαλαξίες, όπου δεν μπορούν να νιώσουν την
βαρύτητα της μαύρης τρύπας.
Τελικά ο Bender πιστεύει ότι οι νέες παρατηρήσεις προσφέρουν πολύ ισχυρές
αποδείξεις ότι οι μαύρες τρύπες ελέγχουν τον σχηματισμό του γαλαξία, τουλάχιστον
στα κέντρα τους."
Σύμφωνα με την αστρονόμο Linda Sparke, "Η έρευνα αυτή αποδεικνύει πως οι μαύρες τρύπες
μεγαλώνουν μαζί με τον γαλαξία. Αυτή είναι μια μεγάλη είδηση. Έχουμε από καιρό
δεχθεί ότι οι μαύρες τρύπες δεν είναι διασκορπισμένες τυχαία στους γαλαξίες.
Οι
πιο φωτεινοί γαλαξίες φιλοξενούν τις πιο βαριές μαύρες τρύπες. Αλλά δεν
ήταν
γνωστό πως η μαύρη τρύπα και ο γαλαξίας αλληλοεπηρεάζονται. Η νέα εργασία
των Kormendy και
Bender έδειξε το αποτύπωμα της συγχώνευσης των δύο μαύρων οπών στα
κέντρα των τεράστιων ελλειπτικών γαλαξιών, αποκαλύπτοντας ότι οι μεγαλύτερες μαύρες τρύπες
σχηματίζονται όταν συγκρούονται δύο μικρότεροι
γαλαξίες, για τον σχηματισμό ενός μεγαλύτερου συστήματος. "
Τέλος ο Kormendy προσθέτει, "Εδώ και καιρό πιστεύαμε ότι οι μαύρες τρύπες
τροφοδοτούν τα κβάζαρ στους γαλαξιακούς πυρήνες - που είναι τα πιο λαμπρά αντικείμενα στο
σύμπαν. Και υποπτευόμαστε ότι βάζοντας γιγαντιαίες μαύρες τρύπες
στα κέντρα των νεαρών γαλαξιών και ακτινοβολώντας τα κβάζαρ τόσο φως,
αναγκαστικά θα
επηρέαζαν το σχηματισμό του γαλαξία. Με άλλα λόγια, υποψιάζομαι ότι η μελέτη των
κβάζαρ και η μελέτη των γαλαξιών είναι στην πραγματικότητα το ίδιο ζήτημα. Δεν μπορούμε
να κατανοούμε το ένα χωρίς το άλλο.
|
