Τα νέα μοντέλα προσομοίωσης υποδεικνύουν ότι οι «μικρές κόκκινες κουκκίδες» που εντόπισε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb καταγράφουν μια φάση ραγδαίας ανάπτυξης, η οποία ενδέχεται να εξηγεί την πρώιμη εμφάνιση των υπερμεγεθών μαύρων τρυπών.
Οι «μικρές κόκκινες κουκκίδες» -τα μικρά, εξαιρετικά ερυθρά αντικείμενα που παρατηρήθηκαν στο πρώιμο σύμπαν- ίσως αποκαλύπτουν τον τρόπο με τον οποίο οι μαύρες τρύπες απέκτησαν τόσο τεράστια μάζα σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα.
Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με μάζες εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από αυτήν του Ήλιου, μόλις 600 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang). Η ερμηνεία για το πώς συγκέντρωσαν τόσο μεγάλη μάζα σε αυτό το διάστημα αποτελούσε πρόκληση, και οι νέες προσομοιώσεις υποστηρίζουν ότι οι κουκκίδες αντιπροσωπεύουν τη φάση ταχείας ανάπτυξης που απαιτείται για να επιτευχθεί αυτό το μέγεθος.
Οι επιστήμονες ανέμεναν ότι το James Webb θα βοηθούσε στην επίλυση αυτού του γρίφου αποκαλύπτοντας πιο αμυδρούς και απομακρυσμένους γαλαξίες. Κοιτάζοντας μακρύτερα στο διάστημα, οι αστρονόμοι κοιτάζουν ουσιαστικά πίσω στο χρόνο, καθώς το φως χρειάζεται χρόνο για να φτάσει σε εμάς. Ένας γαλαξίας του οποίου το φως ταξιδεύει για 11 ή 12 δισεκατομμύρια χρόνια εμφανίζεται όπως ήταν τότε. Ωστόσο, η βαθύτερη ματιά του Webb στο πρώιμο σύμπαν έφερε ένα νέο αίνιγμα, αποκαλύπτοντας έναν μεγάλο πληθυσμό από Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες, η φύση των οποίων παραμένει ασαφής.
Έμφαση στη γέννηση των μαύρων τρυπών
Για να κατανοήσει τι θα μπορούσε να δημιουργήσει αυτά τα αντικείμενα, μια ομάδα με επικεφαλής τον Sunmyon Chon από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής Max Planck μοντελοποίησε τη συμπεριφορά του αερίου στο πρώιμο σύμπαν, μελετώντας τη σύνδεση ανάμεσα στο περιβάλλον ενός γαλαξία και τα μεμονωμένα νέφη εντός αυτού.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον ATERUI III, έναν υπερυπολογιστή στο Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας, για να εκτελέσουν τις πιο λεπτομερείς κοσμολογικές προσομοιώσεις έως σήμερα. Οι δυνατότητες υπολογισμού υψηλής ανάλυσης κατέστησαν εφικτή την εστίαση σε αυτά τα νέφη, λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη τις συνθήκες που επικρατούσαν γύρω τους.
Οι δίσκοι αερίου επιτρέπουν ασυνήθιστα ταχεία ανάπτυξη
Εντός των προσομοιωμένων νεφών, η ακτινοβολία από γειτονικούς γαλαξίες άλλαξε την πορεία του σχηματισμού των αστέρων. Η έντονη μακρινή υπεριώδης ακτινοβολία εμπόδισε τη δημιουργία πολλών μικρότερων αστεριών, επιτρέποντας στο αέριο να συγκεντρωθεί σε ένα μοναδικό υπερμέγεθες άστρο. Όταν αυτό το άστρο κατέρρευσε, άφησε πίσω του έναν «σπόρο» μαύρης τρύπας, το σημείο εκκίνησης για μια πολύ μεγαλύτερη μαύρη τρύπα.
Καθοριστικό σημείο αποτελεί το γεγονός ότι ο «σπόρος» σχηματίστηκε μέσα σε έναν πυκνό δίσκο αερίου που εγκλώβιζε την ακτινοβολία. Αυτό το περιβάλλον υλικό επέτρεψε στη μαύρη τρύπα να αναπτυχθεί με ρυθμούς δεκάδες φορές ταχύτερους από ό,τι θα ήταν δυνατό υπό τις συνθήκες του σύγχρονου σύμπαντος.
Οι μαύρες τρύπες που προέκυψαν είχαν ιδιότητες που ταίριαζαν απόλυτα με τις Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες του Webb, ενισχύοντας την ιδέα ότι το τηλεσκόπιο παρατηρεί αυτή ακριβώς την πρώιμη φάση της ταχείας ανάπτυξης. Οι προσομοιώσεις έδωσαν επίσης μια εξήγηση για το γιατί αυτά τα αντικείμενα ενδέχεται να είναι τόσο κοινά: τόσο ο σχηματισμός των «σπόρων» όσο και η μετέπειτα ανάπτυξή τους προέκυψαν φυσιολογικά από τις συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος, χωρίς να απαιτούνται εξωτικές υποθέσεις ή σπάνιες συμπτώσεις για να δικαιολογηθεί ο μεγάλος αριθμός από κουκκίδες που έχει παρατηρήσει το Webb.
