Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς σχηματίστηκαν οι πρώτοι κβάζες στο σύμπαν

Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει πώς τα πρώτα κβάζαρ, τα οποία είναι εξαιρετικά φωτεινά γαλαξιακά πυρήνα που τροφοδοτούνται από υπερμεγέθους μαύρες τρύπες, που σχηματίστηκαν στο πρώιμο σύμπαν. Τα ευρήματα, που δημοσιεύονται στο περιοδικό "Nature Astronomy", παρέχουν νέες ιδέες για το σχηματισμό και την εξέλιξη αυτών των ενεργειακών αντικειμένων.

Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστών, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τους επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Cambridge διερεύνησε πόσο υπερμεγέθης μαύρες τρύπες αυξήθηκαν ταχέως κατά τα πρώτα στάδια του σύμπαντος, όταν άρχισαν να σχηματίζουν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες. Προσομοίωσαν τις συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος, εστιάζοντας στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της σκοτεινής ύλης, του φυσικού αερίου και των μαύρων οπών.

Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι τα πρώτα κβάζαρ που σχηματίστηκαν από το παρθένο αέριο σε μια διαδικασία που ονομάζεται "κρύα προσαύξηση". Σε ψυχρή αύξηση, το αέριο ψύχεται καθώς πέφτει σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, σχηματίζοντας ένα πυκνό δίσκο αερίου γύρω από τη μαύρη τρύπα. Αυτός ο δίσκος γίνεται ασταθής και θραύσματα, οδηγώντας στο σχηματισμό μαζικών συστάδων αερίου που καταρρέουν περαιτέρω κάτω από τη βαρύτητα τους.

Καθώς αυτές οι συστάδες αερίου πέφτουν προς τη μαύρη τρύπα, θερμαίνονται λόγω τριβής και απελευθέρωσης τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας με τη μορφή ακτινοβολίας, δημιουργώντας ένα quasar. Η ενεργειακή παραγωγή αυτών των κβάζαρ είναι τόσο ισχυρή που μπορεί να ξεπεράσει ολόκληρους γαλαξίες.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο σχηματισμός των πρώτων κβάζαρς επηρεάστηκε από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της μάζας της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας, της ποσότητας του αερίου που διατίθεται για προσαύξηση και της πυκνότητας της σκοτεινής ύλης στην γύρω περιοχή. Έδειξαν ότι ο συνδυασμός αυτών των παραγόντων δημιούργησε ευνοϊκές συνθήκες για την ταχεία ανάπτυξη των υπερμεγέθων μαύρων οπών και του σχηματισμού κβάζαρς στο πρώιμο σύμπαν.

Η μελέτη υποδηλώνει επίσης ότι τα πρώτα κβάζαρ θα μπορούσαν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη και τον ιονισμό του σύμπαντος. Η έντονη ακτινοβολία που εκπέμπεται από τα quasars μπορεί να θερμαίνει και να ιονίζει το γύρω αέριο, συμβάλλοντας στον ιονισμό του διαγαλαξιακού μέσου (IGM) και στον σχηματισμό των πρώτων αστεριών και γαλαξιών.

Ο Δρ Yuval Birnboim, από το Ινστιτούτο Αστρονομίας στο Cambridge και ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε:"Οι προσομοιώσεις μας παρέχουν μια ματιά στο σχηματισμό της Cosmic Dawn, όταν τα πρώτα κβάζαρ φωτισμένα το σύμπαν.

Ανακαλύπτοντας τον μηχανισμό σχηματισμού των πρώτων κβάζαρ, η ερευνητική ομάδα έδωσε πολύτιμες γνώσεις στα αρχικά στάδια του σύμπαντος και την εξέλιξη των υπερμεγέθων μαύρων οπών. Τα ευρήματα εμβαθύνουν την κατανόησή μας για τις πολύπλοκες διαδικασίες που διαμόρφωσαν το σύμπαν που παρατηρούμε σήμερα.