Οι αστροφυσικοί βρίσκουν περισσότερα στοιχεία για «περιπλανώμενες» μαύρες τρύπες

Οι νάνοι γαλαξίες θεωρούνταν παραδοσιακά πολύ μικροί για να φιλοξενήσουν τεράστιες μαύρες τρύπες, αλλά νέα έρευνα που προέκυψε από το κρατικό πανεπιστήμιο της Μοντάνα (MSU) αποκάλυψε δεκάδες παραδείγματα. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Astrophysical Journal έχει επιφέρει άλλη μια έκπληξη, αυτές οι μαύρες τρύπες δεν βρίσκονται εκεί που συνήθως περιμένουν οι επιστήμονες να τις βρουν.

Η Reines και η ομάδα της έψαξαν 111 νάνους γαλαξίες σε ακτίνα δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη χρησιμοποιώντας τη Μεγάλη Συστοιχία Karl G. Jansky του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών στο Εθνικό Ραδιοαστρονομικό Παρατηρητήριο, Αλμπουκέρκη, Νέο Μεξικό. Κατά τη διάρκεια της έρευνάς τους, εντόπισαν 13 γαλαξίες που πιθανότατα φιλοξενούν μαύρες τρύπες, η πλειονότητα των οποίων δεν ήταν συγκεντρωμένες.

Ο Reines είναι επίσης ερευνητής στο Ινστιτούτο eXtreme Gravity του MSU, το οποίο ενώνει αστρονόμους και φυσικούς προκειμένου να μελετήσουν φαινόμενα στα οποία η βαρυτική επίδραση είναι τόσο ισχυρή που θολώνει τον διαχωρισμό του χώρου και του χρόνου. Αυτό περιλαμβάνει γεγονότα και αντικείμενα όπως αστέρια νετρονίων, μαύρες τρύπες, συγχωνεύσεις και συγκρούσεις μεταξύ των δύο και ακόμη, την αρχική ακραία περίοδο της ταχείας διαστολής του σύμπαντος — η μεγάλη έκρηξη.

Ο ερευνητής εξηγεί ότι ενώ οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας———αυτές με μάζα έως και 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου—— σχηματίζονται καθώς μεγάλα αστέρια υφίστανται βαρυτική κατάρρευση, είμαστε, μέχρι στιγμής, αβέβαιοι πώς σχηματίζονται οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Αυτή η κατηγορία μαύρης τρύπας, η οποία μπορεί να έχει μάζα έως και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, βρίσκεται πιο συχνά στο κέντρο των γαλαξιών.

Αυτό συμβαίνει σίγουρα με τον γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας, ο οποίος φιλοξενεί την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα Τοξότης Α* (SgrA*) στο κέντρο του. Οι νάνοι γαλαξίες είναι μικρότεροι από τους σπειροειδείς γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας, και περιέχουν μερικά δισεκατομμύρια αστέρια αντί 100–400 δισεκατομμύρια όπως τείνουν οι σπειροειδείς γαλαξίες.

Τα αποτελέσματα που συνέλεξε ο Reines επιβεβαιώνουν προσομοιώσεις υπολογιστή που δημιουργήθηκαν από την Jillian Bellovary, επίκουρη καθηγήτρια στο Queensborough Community College της Νέας Υόρκης και Research Associate στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας.

Πώς χάνονται οι μαύρες τρύπες

Οι προσομοιώσεις υπολογιστή του Bellovary πρότειναν ότι οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να διαταραχθούν από το κέντρο των νάνων γαλαξιών από αλληλεπιδράσεις που υφίστανται καθώς ταξιδεύουν στο διάστημα. Αυτό το αποτέλεσμα σε συνδυασμό με τη μελέτη του Reines έχουν τη δυνατότητα να αλλάξουν τον τρόπο που αναζητούμε μαύρες τρύπες σε νάνους γαλαξίες στο μέλλον. Αυτή η αλλαγή στη σκέψη θα μπορούσε επίσης να επηρεάσει τις θεωρίες για το πώς σχηματίζονται τόσο οι νάνοι γαλαξίες όσο και οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.

"Πρέπει να επεκτείνουμε τις αναζητήσεις για να στοχεύσουμε ολόκληρο τον γαλαξία, όχι μόνο τους πυρήνες όπου περιμέναμε προηγουμένως να βρίσκονται οι μαύρες τρύπες", προσθέτει ο Reines.

Καθόλου άγνωστη για την αναζήτηση των μαύρων τρυπών, η Reines κυνηγάει αυτά τα γεγονότα για μια δεκαετία, από τότε που ήταν μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια. Ενώ αρχικά επικεντρώθηκε στον σχηματισμό άστρων σε νάνους γαλαξίες, η έρευνά της την οδήγησε σε κάτι άλλο που τράβηξε το ενδιαφέρον της:μια τεράστια μαύρη τρύπα «σε έναν μικρό νάνο γαλαξία όπου δεν έπρεπε να ήταν».

Ο μικρός νάνος γαλαξίας στον οποίο αναφέρεται είναι ο Heinze 2–10, που βρίσκεται σε απόσταση 30 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, ο οποίος προηγουμένως θεωρούνταν πολύ μικρός για να φιλοξενήσει μια τεράστια μαύρη τρύπα. «Η συμβατική σοφία μας είπε ότι όλοι οι τεράστιοι γαλαξίες με ένα σφαιροειδές συστατικό έχουν μια τεράστια μαύρη τρύπα και οι μικροί νάνοι γαλαξίες δεν είχαν», εξηγεί η Reines, προσθέτοντας ότι όταν ανακάλυψε μια τέτοια σχέση ήταν μια στιγμή «εύρηκα». Μετά τη δημοσίευση αυτών των ευρημάτων στο περιοδικό Nature συνέχισε να ψάχνει για περαιτέρω μαύρες τρύπες σε νάνους γαλαξίες. "Μόλις άρχισα να ψάχνω επίτηδες για αυτά τα πράγματα, άρχισα να βρίσκω ένα ολόκληρο μάτσο", λέει ο Reines.

Αλλάζοντας την τακτική της μετατοπίζοντας από οπτικά δεδομένα από ραδιοφωνικά σήματα, η Reines αποκάλυψε περισσότερες από 100 πιθανές μαύρες τρύπες στην πρώτη της έρευνα για ένα δείγμα που περιλάμβανε 40.000 νάνους γαλαξίες. Στην τρέχουσα αναζήτηση, όπως περιγράφεται στην τελευταία δημοσίευση, ο Reines επέστρεψε στις ραδιοφωνικές αναζητήσεις, αναζητώντας ραδιοφωνικές υπογραφές με αυτό το δείγμα. Αυτό, λέει, θα της επιτρέψει να βρει τεράστιες μαύρες τρύπες σε γαλαξίες νάνους που σχηματίζουν αστέρια, παρόλο που έχει βρει μόνο μία μέχρι στιγμής.

Όσο για τον Ρέινς, η έρευνα συνεχίζεται.

Αρχική έρευνα: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab4999