Ο «Κοσμικός Ιστός» μιας Υπερμεγέθους Μαύρης Τρύπας παγιδεύει έξι γαλαξίες

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν τεράστιο κοσμικό ιστό στο πρώιμο Σύμπαν. Παγιδευμένοι μέσα στα νήματα του είναι έξι γαλαξίες που τροφοδοτούν αέριο σε μια κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Οι αστρονόμοι έκαναν μια εκπληκτική ανακάλυψη στο πρώιμο Σύμπαν:έξι γαλαξίες αιωρούμενοι στον κοσμικό ιστό μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας. Το εύρημα αντιπροσωπεύει την πρώτη φορά που βρέθηκε μια τέτοια ομάδα όταν το Σύμπαν ήταν νέο —  λίγο λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη».

Ο κοσμικός ιστός με τους αιωρούμενους γαλαξίες του φαίνεται να συμμορφώνεται με τη θεωρία ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μεγάλωσαν σε τερατώδη μεγέθη χάρη στο γεγονός ότι κάθονταν στο κέντρο δομών που μοιάζουν με ιστό με αέριο και σκόνη για να τις τροφοδοτούν.

Η νέα παρατήρηση αυτών των έξι αμυδρά γαλαξιών παγιδευμένων σε έναν ιστό νηματωδών «νημάτων» που αποτελείται από θερμό αέριο, αστέρια και γαλαξίες που περιβάλλουν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, έγινε με τη βοήθεια του Πολύ Μεγάλου Τηλεσκόπιου (VLT) του ESO και περιγράφεται στο μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Astronomy and Astrophysics.

Όπως ταιριάζει μόνο σε μια υπερμεγέθη «αράχνη» της μαύρης τρύπας, ο ιστός στον οποίο κάθεται είναι τεράστιου μεγέθους —  300 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του Γαλαξία. «Από αυτή τη νηματοειδή δομή, η γιγάντια μαύρη τρύπα πιθανώς συσσωρεύει υλικό που της επέτρεψε να αναπτυχθεί εξαιρετικά γρήγορα, φτάνοντας το ένα δισεκατομμύριο ηλιακές μάζες σε λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια», προσθέτει ο Μινιόλι, συγγραφέας της εργασίας. «Οι γαλαξίες στέκονται και αναπτύσσονται όπου διασταυρώνονται τα νημάτια, και ρεύματα αερίου —  διαθέσιμα για να τροφοδοτήσουν τόσο τους γαλαξίες όσο και την κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα — μπορούν να ρέουν κατά μήκος των νημάτων.

Υπερμεγέθης σίτιση μαύρης τρύπας στο Πρώιμο Σύμπαν

Το φως από αυτόν τον κοσμικό ιστό μας έχει ταξιδέψει από μια εποχή που το Σύμπαν ήταν μόλις 0,9 δισεκατομμυρίων ετών. Αυτό αντιπροσωπεύει όχι μόνο μια εποχή κατά την οποία η πρώτη γενιά μαύρων τρυπών έχει σχηματιστεί από αστέρια που καταρρέουν, αλλά και το σημείο όπου οι ταχύτερα αναπτυσσόμενες αυτές οι μαύρες τρύπες έχουν αυξηθεί σε πραγματικά τερατώδη μεγέθη.

https://youtu.be/BHRYrINUigE

Το ερώτημα για το πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες κατάφεραν να αναπτυχθούν τόσο γρήγορα απασχολούσε τους επιστήμονες για δεκαετίες, με τους ερευνητές να μην μπορούν να ανιχνεύσουν ακριβώς πώς αυτές οι μαύρες τρύπες μπορούσαν να αποκτήσουν τόσο πολύ «καύσιμο μαύρης τρύπας» τόσο γρήγορα. Τα ευρήματα φαίνεται να δίνουν μια απάντηση, υποδηλώνοντας ότι ο κοσμικός ιστός και οι γαλαξίες μέσα σε αυτόν περιέχουν αρκετό αέριο για να μεγαλώσει γρήγορα η κεντρική μαύρη τρύπα σε έναν υπερμεγέθη γίγαντα.

Αν και αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι εντόπισαν έναν «κοσμικό ιστό», είναι η πρώτη φορά που καταλαμβάνεται από μια υπερμεγέθη «αράχνη» της μαύρης τρύπας στην καρδιά του.

Αυτό για το οποίο οι ερευνητές δεν μπορούν να είναι τόσο σίγουροι είναι πώς σχηματίστηκαν αρχικά αυτές οι μαύρες τρύπες, η διαδικασία με την οποία «τροφοδοτούνται» ή πώς αναπτύχθηκε ο ίδιος ο κοσμικός ιστός. «Δεν έχουμε παρατηρητικές αποδείξεις από ποιους σπόρους έχουν αναπτυχθεί αυτές οι γιγάντιες μαύρες τρύπες», εξηγεί ο Mignoli. «Οι κατασκευές είναι πολύ μακριά, το αέριο ρέει πολύ αμυδρά για να ανιχνευθεί. Και επίσης από θεωρητικής σκοπιάς, υπάρχουν προβλήματα που είναι πολύ δύσκολο να επιλυθούν.»

Μια πιθανότητα είναι ότι κοσμικοί ιστοί όπως αυτός που ανακάλυψε η ομάδα σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της βαρυτικής επιρροής των φωτοστέφανων της σκοτεινής ύλης. Αυτές οι δέσμες μυστηριωδών ουσιών———που αποτελούν το 90% της ύλης στο γνωστό Σύμπαν——θα μπορούσαν να έχουν συγκεντρώσει τεράστιες ποσότητες αερίου στο πρώιμο Σύμπαν. Από εκεί, το αέριο και η σκοτεινή ύλη μπορεί να έχουν σχηματίσει τη μήτρα ενός κοσμικού ιστού.

Ο Μινιόλι εξηγεί ότι ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ερωτήματα είναι ποια διαδικασία επιτρέπει στο υλικό να μεταφερθεί από μια διαγαλαξιακή κλίμακα στο μέγεθος του δίσκου προσαύξησης μιας μαύρης τρύπας — της τάξης των παρσεκών.

Ο Gilli προσφέρει μερικές προτάσεις σχετικά με αυτή τη διαδικασία σίτισης, αν και δεν υποστηρίζονται επί του παρόντος από παρατηρήσεις:«Σύμφωνα με τη θεωρία, τα πυκνά περιβάλλοντα είναι μια απαραίτητη αλλά όχι επαρκής συνθήκη», εξηγεί η Gilli. «[Ο μηχανισμός τροφοδοσίας] θα μπορούσε να σχετίζεται με τη διαθεσιμότητα αερίου σε αυτές τις πυκνές περιοχές:οι μεγάλες δεξαμενές σημαίνουν ότι υπάρχει αρκετό αέριο για να τροφοδοτήσει το BH και να αναπτυχθεί γρήγορα. Ορισμένες θεωρίες προτείνουν ότι τα απευθείας ρεύματα αερίου μέσω του ιστού μπορούν να πέσουν απευθείας στις μαύρες τρύπες και να τις μεγαλώσουν."

Ο Gilli προσθέτει επίσης ότι ένας άλλος τρόπος με τον οποίο οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να συγκεντρώσουν τεράστια μάζα είναι μέσω γαλαξιακών συγχωνεύσεων. Και, προσθέτει ο ερευνητής, ο κοσμικός ιστός θα μπορούσε να παίξει ρόλο και σε αυτή τη διαδικασία. «Ένας άλλος τρόπος που αυτός ο ιστός μπορεί να βοηθήσει την ανάπτυξη της μαύρης τρύπας είναι μέσω συγχωνεύσεων γαλαξιών:μέσα σε αυτά τα πυκνά, νηματώδη περιβάλλοντα, οι συγχωνεύσεις πλούσιων σε αέρια γαλαξιών είναι πιο συχνές και οι συγχωνεύσεις συνήθως αποσταθεροποιούν το αέριο μέσα στους γαλαξίες και του επιτρέπουν να πέσει μέσα στις μαύρες τρύπες. κέντρα."

Spider Hunting:Αναζήτηση στο Σύμπαν για περισσότερους «κατειλημμένους» κοσμικούς ιστούς

Οι γαλαξίες που παρατήρησε η ομάδα είναι μερικοί από τους πιο αμυδρούς που έχουν μελετηθεί ποτέ από αστρονόμους και απαιτούν τη χρήση της τεράστιας δύναμης του VLT  —που βρίσκεται στο Παρατηρητήριο Paranal του ESO στην έρημο Atacama, Χιλή — για αρκετές ώρες. Έτσι, με τη βοήθεια των οργάνων MUSE και FORS2 του VLT, η ομάδα μπόρεσε να επιβεβαιώσει ότι οι έξι γαλαξίες ήταν συνδεδεμένοι με μια κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Ο στόχος τώρα είναι να βρεθούν περισσότερα παραδείγματα τέτοιων δομών, που ο Gilli πιστεύει ότι θα έπρεπε να είναι αρκετά κοινές στο πρώιμο Σύμπαν. Ίσως τότε μπορούμε να αρχίσουμε να απαντάμε στα ερωτήματα που περιβάλλουν τη διαμόρφωση και την εξέλιξη τέτοιων γεγονότων.

Μινιόλι. Μ., Γκίλι. R., Decarli. R., et al, [2020], «Ιστός του γίγαντα:Φασματοσκοπική επιβεβαίωση μιας δομής μεγάλης κλίμακας γύρω από τον κβάζαρ z=6.31 SDSS J1030+0524», Αστρονομία και Αστροφυσική.