Το τηλεσκόπιο James Webb αποκαλύπτει εκπληκτικά ογκώδη, αδρανοποιημένη μαύρη τρύπα στο πρώιμο σύμπαν
Το πρώιμο σύμπαν υποτίθεται ότι ακολουθούσε ένα σενάριο:μικροί γαλαξίες, μικρές μαύρες τρύπες, σταθερή ανάπτυξη. Αλλά όπως κάνει συχνά ο Κόσμος, μας ρίχνει μια καμπύλη. Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), οι αστρονόμοι ανακάλυψαν μια τεράστια μαύρη τρύπα που χρονολογείται μόλις 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη στον γαλαξία GN-1001830.
Η ίδια η μαύρη τρύπα είναι σχεδόν 400 εκατομμύρια φορές η μάζα του Ήλιου μας - και υπάρχει μια άλλη συστροφή. Αυτή η μαύρη τρύπα ουσιαστικά δεν κάνει τίποτα αυτή τη στιγμή. Οι μαύρες τρύπες υποτίθεται ότι είναι ακατάστατοι που τρώνε, διαλύουν αέριο και φωτίζονται σαν κοσμικός φάρος. Αυτό, ωστόσο, είναι ήρεμο και ήσυχο, αφήνοντας τους αστρονόμους να ξύνουν τα κεφάλια τους.
Οι περισσότερες μαύρες τρύπες περιβάλλονται από έναν καυτό, στροβιλιζόμενο δίσκο προσαύξησης υλικού, όπως δείχνει η εντύπωση αυτού του καλλιτέχνη. Ωστόσο, μια μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο που σκέφτονται οι αστρονόμοι γι' αυτήν. (Προσφορά:Wikimedia Commons) Η ανακάλυψη, που έγινε ως μέρος της JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), αμφισβητεί τις τρέχουσες ιδέες για το πώς σχηματίζονται και αναπτύσσονται οι μαύρες τρύπες. Η μάζα αυτής της μαύρης τρύπας σε σχέση με τον γαλαξία-ξενιστή της είναι εντυπωσιακά υψηλή, σχεδόν 40%. Συγκριτικά, η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία, το Sagittarius A*, αντιπροσωπεύει λιγότερο από το 0,1% της μάζας του γαλαξία. Επιπλέον, δεν είναι σαφές γιατί ακριβώς η μαύρη τρύπα «σταμάτησε» το ακατάστατο φαγητό της.
Οι μαύρες τρύπες συνήθως αποκαλύπτονται μέσα από το λαμπρό φως που εκπέμπεται από το αέριο και τη σκόνη που στροβιλίζεται γύρω από τις άκρες τους, μερικές φορές ξεπερνώντας όλα τα αστέρια στους γαλαξίες τους. Όμως ο συγκεκριμένος γίγαντας φαίνεται πως πέρασε από τη διατροφική του φρενίτιδα και τώρα ξεκουράζεται. Η ασυνήθιστη ακινησία του επέτρεψε στους ερευνητές να μελετήσουν τον γαλαξία-ξενιστή του -έναν πολύ μικρότερο από τους γαλαξίες που βλέπουμε κοντά μας- με περισσότερες λεπτομέρειες από ό,τι θα μπορούσαν να έχουν αν η μαύρη τρύπα εξακολουθούσε να φλέγεται από ακτινοβολία.
«Αν και αυτή η μαύρη τρύπα είναι αδρανής, το τεράστιο μέγεθός της μας έδωσε τη δυνατότητα να την ανιχνεύσουμε», δήλωσε ο Ignas Juodžbalis του Ινστιτούτου Kavli για την Κοσμολογία του Πανεπιστημίου του Cambridge, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο Nature . "Η αδρανή του κατάσταση μας επέτρεψε να μάθουμε και για τη μάζα του γαλαξία-ξενιστή. Το πρώιμο σύμπαν κατάφερε να δημιουργήσει μερικά απόλυτα τέρατα, ακόμη και σε σχετικά μικροσκοπικούς γαλαξίες."
Μεγαλώνοντας μια μαύρη τρύπα
Οι μαύρες τρύπες γενικά χρειάζονται πολύ χρόνο για να συσσωρευτούν σε μάζα. Ξεκινούν μικρά, τρέφονται σταθερά με αέριο και σκόνη. Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων και δισεκατομμυρίων ετών, μεγαλώνουν, λάμπουν έντονα όπως κάνουν.
Αλλά αυτή η μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα σπάει αυτό το καλούπι. Είναι τόσο μεγάλο και πρώιμο που υποδηλώνει ότι συνέβη κάτι πιο δραματικό. Αντί να μασουλάει αργά, θα μπορούσε να είχε πέσει σε τεράστιες ποσότητες αερίου σε σύντομες, έντονες εκρήξεις και μετά να είχε αποβάλει μεγάλο μέρος του υπόλοιπου υλικού γύρω του.
«Είναι πιθανό οι μαύρες τρύπες να «γεννιούνται μεγάλες», κάτι που θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί ο Webb εντόπισε τεράστιες μαύρες τρύπες στο πρώιμο σύμπαν», δήλωσε ο Roberto Maiolino από το Ινστιτούτο Kavli και το Εργαστήριο Cavendish του Cambridge. "Αλλά μια άλλη πιθανότητα είναι να περάσουν από περιόδους υπερκινητικότητας, ακολουθούμενες από μεγάλες περιόδους λήθαργου."
Αυτό το μοτίβο - σύντομες γιορτές που χαρακτηρίζονται από μεγάλους υπνάκους - θα μπορούσε να εξηγήσει πόσο γρήγορα αυτή η μαύρη τρύπα έγινε τόσο τσιμπημένη. Σύμφωνα με μοντέλα υπολογιστών που διαχειρίζεται η ερευνητική ομάδα, η μαύρη τρύπα μπορεί να έχει περάσει από σύντομες φάσεις ανάπτυξης «super-Eddington». Σε αυτές τις φάσεις, θα είχε εισπνεύσει αέριο γρηγορότερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως ότι ήταν δυνατό, με αερόστατο σε μάζα σε μόλις μερικά εκατομμύρια χρόνια. Στη συνέχεια, θα μπορούσε να περάσει πάνω από εκατό εκατομμύρια χρόνια χωρίς να κάνει σχεδόν τίποτα, να φαίνεται αμυδρό και δυσδιάκριτο.
Επειδή είναι τόσο ήσυχο τώρα, αυτή η μαύρη τρύπα ήταν δύσκολο να ανιχνευθεί - οι αστρονόμοι την εντόπισαν μόνο χάρη στην ευαισθησία του JWST και το διακριτικό σήμα του λαμπερού αερίου που αποκάλυψε την παρουσία της τρύπας. Η εύρεση ενός τέτοιου «νυσταγμένου γίγαντα» υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχουν αμέτρητοι άλλοι που κρύβονται αόρατοι. Αντί να είναι σπάνια περιέργεια, αυτές οι αδρανείς μαύρες τρύπες μπορεί να είναι κοινές, με προηγούμενες έρευνες απλώς να τις χάνουν λόγω της θαμπάδας τους.
«Είμαι έκπληκτος που βρήκαμε αυτό», είπε ο Maiolino, «αλλά είμαι ενθουσιασμένος που σκέφτομαι ότι υπάρχουν τόσα άλλα που μπορούμε να βρούμε».
Η ανακάλυψη αναγκάζει τους επιστήμονες να επανεξετάσουν τις μακροχρόνιες υποθέσεις σχετικά με το πώς οι γαλαξίες και οι κεντρικές τους μαύρες τρύπες μεγαλώνουν μαζί. Εάν πολλές πρώιμες μαύρες τρύπες πήδηξαν γρήγορα σε τερατώδη μεγέθη, θα είχε σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι γαλαξίες σχημάτισαν αστέρια, συγκέντρωσαν την ύλη τους και εξελίχθηκαν. Μπορεί επίσης να εξηγήσει γιατί ορισμένοι γαλαξίες έμοιαζαν πολύ διαφορετικοί από άλλους δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα.
