Το μυστηριώδες κβάζαρ του Πρώιμου Σύμπαντος προκαλεί τη Φυσική
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για ένα υπερμεγέθη σύστημα μαύρης τρύπας. Η εισροή αερίου σχηματίζει ένα φωτεινό στέμμα κοντά στη μαύρη τρύπα. Σε ορισμένα συστήματα, εκτοξεύεται ένας πίδακας. Πίστωση:NASA/JPL-Caltech Πριν από δώδεκα δισεκατομμύρια χρόνια, πολύ πριν ο ήλιος μας γίνει ένα σύννεφο σκόνης, ένας νεαρός γαλαξίας φούντωσε με ένα φως που δεν θα έπρεπε να υπάρχει. Στην καρδιά του βρίσκεται το ID830—μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που πιάστηκε στη μέση μιας έξαρσης ανάπτυξης που αψηφά την τυπική φυσική. Καταπίνει αέριο τόσο γρήγορα που, σύμφωνα με την τυπική θεωρία, η δική του ακτινοβολία θα πρέπει να απομακρύνει μεγάλο μέρος αυτού του καυσίμου. Και όμως το κβάζαρ είναι επίσης ασυνήθιστα φωτεινό με τρόπους που δεν ταιριάζουν με τα υπάρχοντα μοντέλα.
Το αντικείμενο, που ονομάζεται ID830, βρίσκεται σε μετατόπιση ερυθρού 3,4351. Αυτό σημαίνει ότι το φως προέρχεται από μια εποχή που το σύμπαν ήταν μόλις περίπου 1,9 δισεκατομμυρίων ετών και όταν οι αστρονόμοι πίστευαν ότι οι μαύρες τρύπες δεν θα έπρεπε να μεγαλώνουν τόσο γρήγορα.
Μια ομάδα με επικεφαλής ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Waseda και στο Πανεπιστήμιο Tohoku αναφέρει την ανακάλυψη και την ανάλυση στο The Astrophysical Journal .
Σβήσιμο του ορίου ταχύτητας
Φωτεινότητα κβάζαρ (κατακόρυφος άξονας), που ανιχνεύει τον ρυθμό ανάπτυξης της μαύρης τρύπας, έναντι της μάζας της μαύρης τρύπας (οριζόντιος άξονας και ο προηγουμένως παρατηρούμενος πράσινος άξονας30). Η συμπαγής γραμμή δείχνει το θεωρητικό ανώτερο όριο του ρυθμού αύξησης της μαύρης τρύπας (το όριο Eddington), ενώ η διακεκομμένη γραμμή δείχνει την αύξηση του αερίου στο δεκαπλάσιο αυτού του ορίου. Πίστωση:NAOJ Οι μαύρες τρύπες αναπτύσσονται τραβώντας αέριο. Καθώς το αέριο στρέφεται προς τα μέσα, θερμαίνεται και λάμπει, σχηματίζοντας έναν φωτεινό δίσκο που μπορεί να υπερκαλύπτει έναν ολόκληρο γαλαξία. Αλλά υποτίθεται ότι υπάρχει ένα ανώτατο όριο σε αυτή τη φρενίτιδα σίτισης. Όταν μια αυξανόμενη μαύρη τρύπα γίνεται αρκετά φωτεινή, το φως της ασκεί πίεση προς τα έξω στο εισερχόμενο αέριο, θέτοντας ένα θεωρητικό όριο γνωστό ως όριο Eddington.
Το ID830 φαίνεται να αγνοεί αυτό το όριο. Χρησιμοποιώντας φάσματα από το όργανο MOIRCS του τηλεσκοπίου Subaru, η ομάδα υπολόγισε τη μάζα της μαύρης τρύπας από το πλάτος της γραμμής εκπομπής Mg II:περίπου 440 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου.
Στη συνέχεια συνέκριναν αυτή τη μάζα με το πόση ισχύ εκπέμπει το κβάζαρ. Από τις μετρήσεις ακτίνων Χ, συμπέραναν ότι ο φαινομενικός ρυθμός ανάπτυξης είναι περίπου 13 φορές μεγαλύτερος από το θεωρητικό όριο.
Δύο κανόνες ταυτόχρονα
Η απόδοση του δίσκου προσαύξησης από καλλιτέχνη στο ULAS J1120+0641, ένα πολύ μακρινό κβάζαρ που περιέχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Πίστωση:Wikimedia Commons Υπάρχουν και άλλες εκπλήξεις. Πολλές θεωρίες προβλέπουν ότι όταν μια μαύρη τρύπα τροφοδοτείται πολύ πέρα από το κανονικό της όριο, οι εσωτερικές της περιοχές γίνονται φουσκωμένες και ταραχώδεις. Αυτό το χάος θα πρέπει να καταπνίξει τις ακτίνες Χ από την περιοχή που βρίσκεται πιο κοντά στη μαύρη τρύπα και δεν υποτίθεται ότι κυριαρχούν ισχυροί πίδακες.
Το ID830 αψηφά αυτές τις προσδοκίες.
Το κβάζαρ εκπέμπει εξαιρετικά ισχυρές ακτίνες Χ—πολύ φωτεινότερες από ό,τι βλέπουν συνήθως οι επιστήμονες από τις μαύρες τρύπες που αναπτύσσονται με τόσο ακραίους ρυθμούς. Ταυτόχρονα, οι ραδιοφωνικές παρατηρήσεις αποκαλύπτουν μια συμπαγή, ισχυρή πηγή, ένα σαφές σημάδι ενός ενεργού πίδακα που πιθανόν να εκτοξεύεται προς τα έξω με σχετικιστικές ταχύτητες.
Οι ερευνητές εξέτασαν μια απλούστερη εξήγηση. Σε ορισμένα κβάζαρ, μέρος του φωτός των ακτίνων Χ μπορεί να προέρχεται από τον ίδιο τον πίδακα, όχι μόνο από την καυτή περιοχή κοντά στη μαύρη τρύπα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να κάνει ένα σύστημα να φαίνεται πιο φωτεινό στις ακτίνες Χ από ό,τι πραγματικά είναι. Ακόμα κι έτσι, η ομάδα διαπίστωσε ότι το ID830 παραμένει ασυνήθιστα φωτεινό με ακτίνες Χ σε σύγκριση με άλλες μαύρες τρύπες που πιστεύεται ότι αναπτύσσονται τόσο γρήγορα.
Οι επιστήμονες προτείνουν ότι το ID830 διέρχεται από μια σύντομη μεταβατική φάση. Μια ξαφνική έκρηξη αερίου θα μπορούσε να είχε ωθήσει τη μαύρη τρύπα σε μια βραχύβια έξαρση ανάπτυξης, ενώ η περιοχή παραγωγής ακτίνων Χ και ο πίδακας παρέμειναν ενεργοί πριν το σύστημα προλάβει να εγκατασταθεί. Εάν αυτή η εικόνα είναι σωστή, το ID830 προσφέρει ένα σπάνιο στιγμιότυπο μιας νεαρής μαύρης τρύπας στη μέση της αλλαγής.
«Αυτή η ανακάλυψη μπορεί να μας φέρει πιο κοντά στην κατανόηση του πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν τόσο γρήγορα στο πρώιμο σύμπαν», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Sakiko Obuchi από το Πανεπιστήμιο Waseda. "Θέλουμε να διερευνήσουμε τι εξουσιοδοτεί τις ασυνήθιστα ισχυρές εκπομπές ακτίνων Χ και ραδιοφώνου και εάν παρόμοια αντικείμενα έχουν κρυφτεί στα δεδομένα της έρευνας."
