Ερευνητές εντόπισαν την πιο μακρινή «κοιμώμενη» μαύρη τρύπα που γνωρίζουμε, η οποία χρονολογείται από την πρώιμη ιστορία του σύμπαντος.Οι αστρονόμοι βασίζονταν εδώ και καιρό στους λαμπερούς quasars (βέσαρ) —υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που τρέφονται ενεργά με τη γύρω ύλη— για να μελετήσουν το πρώιμο σύμπαν.
Ωστόσο, αυτά τα φωτεινά αντικείμενα αποκαλύπτουν μόνο ένα μέρος της ιστορίας. Τώρα, οι ερευνητές εντόπισαν την πιο απομακρυσμένη αδρανή μαύρη τρύπα που έχει βρεθεί ποτέ, προσφέροντας μια σπάνια ματιά σε ένα γιγαντιαίο κοσμικό αντικείμενο που έχει πλέον σιωπήσει.
Η διεθνής ομάδα, στην οποία συμμετέχουν επιστήμονες από το UCL (Πανεπιστημιακό Κολλέγιο Λονδίνου), εντόπισε τη μαύρη τρύπα στον γαλαξία MRG-M0138, ο οποίος βρίσκεται σε απόσταση μεγαλύτερη των 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, καταρρίπτει το προηγούμενο ρεκόρ απόστασης για αδρανή μαύρη τρύπα κατά 15 φορές. Με μάζα περίπου 6 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου, η μαύρη τρύπα παρατηρείται σε μια εποχή που το σύμπαν είχε ηλικία μόλις 3 δισεκατομμυρίων ετών.
Η ύπαρξή της προσφέρει μια πρωτοφανή ευκαιρία να διερευνηθεί ο τρόπος με τον οποίο εξελίχθηκαν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και οι γαλαξίες που τις φιλοξενούν κατά τη διάρκεια των διαμορφωτικών χρόνων του σύμπαντος
Πώς οι αστρονόμοι «ζύγισαν» μια αόρατη μαύρη τρύπα
Οι μαύρες τρύπες δεν εκπέμπουν φως από μόνες τους, όμως τα αέρια που παγιδεύονται και πέφτουν μέσα τους μπορούν να απελευθερώσουν τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας. Αυτά τα φωτεινά αντικείμενα, γνωστά ως ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες ή quasars (βέσαρ), συγκαταλέγονται στα πιο λαμπερά φαινόμενα του σύμπαντος και ο εντοπισμός τους είναι σχετικά εύκολος.
Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στον γαλαξία MRG-M0138 είναι ανενεργή, καθώς δεν δέχεται ροή αερίου, επιτρέποντας στους αστρονόμους να την ανιχνεύσουν αποκλειστικά μέσω της βαρυτικής της επίδρασης σε κοντινά αστέρια. Η ανακάλυψη αυτή αναδεικνύει τη σημασία των βαρυτικών μετρήσεων για τον εντοπισμό αδρανών μαύρων τρυπών.
Μετρώντας τις συνδυαστικές κινήσεις των αστεριών που περιφέρονται γύρω από το κέντρο του γαλαξία, η ομάδα μπόρεσε να επιβεβαιώσει την παρουσία της μαύρης τρύπας και να υπολογίσει τη μάζα της. Οι διαφορές στις ταχύτητες των αστεριών που βρίσκονται κοντά στη μαύρη τρύπα, σε σύγκριση με εκείνα που βρίσκονται πιο μακριά, παρείχαν τα απαραίτητα δεδομένα για τη μέτρηση.
Η προσέγγιση αυτή είναι παρόμοια με τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της μάζας της μαύρης τρύπας στο κέντρο του δικού μας γαλαξία, του Milky Way (Γαλαξία), καθώς και εκείνων σε αρκετούς κοντινούς γαλαξίες.
Ωστόσο, αυτή είναι η πρώτη φορά που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο σε τόσο ακραία απόσταση. Προηγουμένως, ο πιο μακρινός γαλαξίας που είχε μελετηθεί με αυτή την τεχνική βρισκόταν περίπου 700 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Ο βαρυτικός φακός καθιστά εφικτή μια ιστορική μέτρηση
Υπό κανονικές συνθήκες, η παρατήρηση των αστρικών κινήσεων σε έναν τόσο μακρινό γαλαξία θα ήταν αδύνατη. Οι ερευνητές ξεπέρασαν αυτή την πρόκληση εκμεταλλευόμενοι το φαινόμενο του βαρυτικού φακού, μια φυσική κοσμική μεγέθυνση.Ένας δεύτερος γαλαξίας, ο οποίος βρίσκεται ανάμεσα στη Γη και τον MRG-M0138, καμπυλώνει και εστιάζει ξανά το φως του μακρινού γαλαξία, μεγεθύνοντας το είδωλό του κατά 30 φορές.
Αυτή η μεγέθυνση επέτρεψε στην ομάδα να ανασυνθέσει την εσωτερική δομή του γαλαξία σε ένα επίπεδο λεπτομέρειας που διαφορετικά θα ήταν απρόσιτο.
Ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, Δρ Άντριου Νιούμαν από το ινστιτούτο Carnegie Science στην Πασαντίνα της Καλιφόρνια, δήλωσε:
«Συνδυάζοντας τα δεδομένα του JWST με το φαινόμενο του βαρυτικού φακού, μπορέσαμε να κοιτάξουμε στο εσωτερικό της σφαίρας επιρροής της μαύρης τρύπας, εκεί όπου η βαρύτητά της αυξάνει τις ταχύτητες των αστεριών. Αυτή είναι μία από τις καλύτερες τεχνικές που διαθέτουμε για να “ζυγίσουμε” μια μαύρη τρύπα, επομένως ήμασταν ενθουσιασμένοι που την επεκτείναμε σε μια πολύ προγενέστερη περίοδο της κοσμικής ιστορίας».
Μόνο ένας μικρός αριθμός αδρανών μαύρων τρυπών αυτού του μεγέθους έχει εντοπιστεί στο παρελθόν, και όλες τους βρίσκονταν πολύ πιο κοντά στη Γη.
Τι αποκαλύπτει η ανακάλυψη για την εξέλιξη των γαλαξιών
Το εύρημα προσφέρει σημαντικές ενδείξεις για τον τρόπο με τον οποίο οι γαλαξίες και οι κεντρικές μαύρες τρύπες τους εξελίχθηκαν μαζί στο πρώιμο σύμπαν. Οι παρατηρήσεις κοντινών γαλαξιών έχουν αποκαλύψει μια ισχυρή σύνδεση μεταξύ της μάζας του γαλαξία και της μάζας της μαύρης τρύπας, όμως οι ερευνητές χρειάζονται περισσότερα δεδομένα από παλαιότερες περιόδους της κοσμικής ιστορίας για να κατανοήσουν πώς αναπτύχθηκε αυτή η σχέση.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι τόσο η μαύρη τρύπα όσο και ο γαλαξίας που τη φιλοξενεί είναι αδρανείς. Ο γαλαξίας δεν παράγει πλέον νέα αστέρια, γεγονός που υποδηλώνει ότι ο MRG-M0138 ενδέχεται κάποτε να φιλοξενούσε έναν λαμπερό quasar (βέσαρ).
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι καθώς η μαύρη τρύπα αναπτυσσόταν με ταχύτατους ρυθμούς, η ενέργεια που απελευθέρωνε είτε θέρμανε είτε εξέβαλε το αέριο που ήταν απαραίτητο για τον σχηματισμό νέων άστρων, σταματώντας ουσιαστικά την αστρογένεση.
Οι επιστήμονες αναμένουν ότι οι μελλοντικές παρατηρήσεις με το JWST και άλλα διαστημικά τηλεσκόπια θα αποκαλύψουν πολλές ακόμη κοιμώμενες μαύρες τρύπες από το πρώιμο σύμπαν. Αυτές οι ανακαλύψεις μπορούν να ρίξουν περισσότερο φως στον τρόπο με τον οποίο οι μαύρες τρύπες καταστέλλουν τη δημιουργία νέων άστρων, αλλά και στο πώς οι αδρανείς μαύρες τρύπες μπορούν να ενεργοποιηθούν ξανά όταν φρέσκο υλικό αρχίσει να ρέει προς το εσωτερικό τους.
