Ανακαλύφθηκαν πίδακες μαύρης τρύπας που έσπασαν ρεκόρ – 140 διαμέτρους του Γαλαξία μας!
Εικόνα του πίδακα μαύρης τρύπας που δημιουργήθηκε από AI. Οι πίδακες μαύρης τρύπας είναι ισχυρά ρεύματα σωματιδίων και μαγνητικών πεδίων που εκτοξεύονται από τις περιοχές που περιβάλλουν τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Αυτοί οι πίδακες, που συχνά εκτείνονται σε εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός, παίζουν κρίσιμο ρόλο στη διαμόρφωση του περιβάλλοντος γύρω από τους γαλαξίες με την έγχυση ενέργειας στο διαγαλαξιακό μέσο. Μπορούν να επηρεάσουν την ανάπτυξη των γαλαξιών, την κατανομή της ύλης και τα μαγνητικά πεδία μέσα στον κοσμικό ιστό.
Τώρα, οι ερευνητές βρήκαν το μεγαλύτερο μέχρι σήμερα.
Τόσο μεγάλο πρέπει να αλλάξουμε τα βιβλία φυσικής
Οι πίδακες που οδηγούνται από μαύρες τρύπες που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα εκτείνονται σε 7 megaparsec ή 23 εκατομμύρια έτη φωτός.
«Αυτό το ζεύγος δεν έχει μόνο το μέγεθος ενός ηλιακού συστήματος ή ενός Γαλαξία· μιλάμε για 140 διαμέτρους του Γαλαξία συνολικά», λέει ο Martijn Oei, μεταδιδακτορικός μελετητής του Caltech και κύριος συγγραφέας ενός νέου Nature έγγραφο που αναφέρει τα ευρήματα. "Ο Γαλαξίας θα ήταν μια μικρή κουκκίδα σε αυτές τις δύο γιγάντιες εκρήξεις."
Η μεγαλοδομή ονομάστηκε Πορφύριον, από έναν γίγαντα της ελληνικής μυθολογίας. Έχει συνολική ισχύ εξόδου ίση με τρισεκατομμύρια ήλιους, που εκτοξεύονται από πάνω και κάτω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά ενός απομακρυσμένου γαλαξία.
Αυτό που κάνει το Porphyrion ιδιαίτερα αξιόλογο δεν είναι μόνο το μέγεθός του αλλά και η συνοχή του. Η δομή αποτελείται από έναν βόρειο λοβό, έναν πυρήνα και έναν νότιο πίδακα, με hotspots και στα δύο άκρα - όλα τα οποία είναι εξαιρετικά σταθερά. Ο πυρήνας του συστήματος είναι αγκυρωμένος από έναν γαλαξία που φιλοξενεί μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που συσσωρεύει ενεργά την ύλη και τροφοδοτεί τους πίδακες. Η ανακάλυψη αυτής της δομής εγείρει νέα ερωτήματα σχετικά με το πώς τέτοιοι πίδακες καταφέρνουν να διατηρήσουν την ακεραιότητά τους σε κοσμικές αποστάσεις, ακόμη και όταν το σύμπαν εξελίσσεται.
Τα ευρήματα, που βασίζονται σε παρατηρήσεις που χρησιμοποιούν το Διεθνές Τηλεσκόπιο LOFAR (ILT) και το Giant Metwave Radio Telescope (uGMRT) είναι τόσο εντυπωσιακά που αναγκάζουν τους αστροφυσικούς να επανεξετάσουν τα όρια σχετικά με τη μεταφορά ενέργειας της μαύρης τρύπας και τη σταθερότητα των πίδακες σε κοσμική κλίμακα.
Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι έχουν μελετήσει αυτούς τους κοσμικούς πίδακες, με πολλούς να εμπίπτουν στο εύρος μεγέθους λίγων megaparsecs (Mpc). Ωστόσο, μέχρι τώρα, οι πιο γνωστές κατασκευές αεριωθουμένων κατέληγαν σε περίπου 5 Mpc. Η ανακάλυψη του Πορφυρίου, που εκτείνεται σε 7 Mpc, υπερβαίνει αυτό το προτεινόμενο όριο.
Αυτοί οι πίδακες μπορεί να είναι σημαντικοί για το σύμπαν
Ο πίδακας χρονολογείται από μια εποχή που το σύμπαν μας (σήμερα 13,8 δισεκατομμυρίων ετών) ήταν «μόλις» 6,3 δισεκατομμυρίων ετών. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το σύμπαν ήταν πιο πυκνό και πιο ταραχώδες από ό,τι είναι σήμερα, γεγονός που καθιστά ακόμη πιο εκπληκτικό το γεγονός ότι οι πίδακες μεγάλωσαν τόσο πολύ και διήρκεσαν τόσο πολύ.
Αυτό υποδηλώνει ότι αυτά τα γιγάντια συστήματα αεριωθουμένων μπορεί να είχαν επιρροή στο σχηματισμό γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν.
«Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι γαλαξίες και οι κεντρικές τους μαύρες τρύπες συν-εξελίσσονται και μια βασική πτυχή αυτού είναι ότι οι πίδακες μπορούν να διαδώσουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας που επηρεάζουν την ανάπτυξη των γαλαξιών που τους φιλοξενούν και άλλων γαλαξιών κοντά τους», λέει ο συν-συγγραφέας George Djorgovski, καθηγητής αστρονομίας και επιστήμης δεδομένων στο Caltech. "Αυτή η ανακάλυψη δείχνει ότι τα αποτελέσματά τους μπορούν να επεκταθούν πολύ πιο μακριά από ό,τι πιστεύαμε."
Ακόμη και το γεγονός ότι υπάρχουν τόσοι πολλοί από αυτούς τους πίδακες (αυτός είναι μόνο ο τελευταίος σε μια σειρά από πίδακες μαύρης τρύπας) εξέπληξε τους ερευνητές. Αυτός ο τεράστιος πληθυσμός με πάνω από 10.000 γιγάντια αεριωθούμενα αεροσκάφη βρέθηκε χρησιμοποιώντας το ευρωπαϊκό ραδιοτηλεσκόπιο LOFAR (ΣΥΣΤΑΣΗ ΧΑΜΗΛΗΣ Συχνότητας).
«Τα γιγάντια αεριωθούμενα ήταν γνωστά πριν ξεκινήσουμε την εκστρατεία, αλλά δεν είχαμε ιδέα ότι θα ήταν τόσα πολλά», λέει ο Martin Hardcastle, δεύτερος συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο του Hertfordshire στην Αγγλία. "Συνήθως όταν έχουμε μια νέα ικανότητα παρατήρησης, όπως ο συνδυασμός του ευρέος οπτικού πεδίου και της πολύ υψηλής ευαισθησίας του LOFAR σε εκτεταμένες δομές, βρίσκουμε κάτι νέο, αλλά ήταν ακόμα πολύ συναρπαστικό να βλέπουμε τόσα πολλά από αυτά τα αντικείμενα να αναδύονται."
Ο πυρήνας του LOFAR. Εικόνα μέσω Wiki Commons. Σε αυτή τη μελέτη βοήθησαν τακτικά άτομα
Η αναζήτηση για τέτοιες εκροές μεγάλης κλίμακας περιλάμβανε έναν συνδυασμό αλγορίθμων μηχανικής μάθησης και συλλογικές προσπάθειες επιστημόνων πολιτών που σαρώνουν τον ουρανό για μεγάλες ραδιοεκπομπές. Η ομάδα πίσω από αυτήν την ανακάλυψη ανέλυσε συστηματικά δεδομένα από την έρευνα του βόρειου ουρανού του ILT, αποκαλύπτοντας τελικά τον Πορφύριο.
Παρ 'όλα αυτά, μπορεί να υπάρχουν ακόμη περισσότεροι από αυτούς τους πίδακες που περιμένουν να βρεθούν — ίσως ακόμη μεγαλύτεροι πίδακες.
Η στατιστική μοντελοποίηση που βασίζεται στον γνωστό πληθυσμό των πίδακα υποδηλώνει ότι ο αριθμός των ανιχνεύσιμων εκροών κλίμακας Mpc μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερος. Με βελτιωμένη ευαισθησία από μελλοντικές ραδιοφωνικές έρευνες, οι αστρονόμοι ενδέχεται να αποκαλύψουν πολλές ακόμη από αυτές τις κολοσσιαίες δομές, διευρύνοντας περαιτέρω την κατανόησή μας για την κοσμική εξέλιξη.
«Μπορεί να κοιτάμε την κορυφή του παγόβουνου», λέει ο Oei. "Η έρευνά μας LOFAR κάλυψε μόνο το 15 τοις εκατό του ουρανού. Και τα περισσότερα από αυτά τα γιγάντια αεριωθούμενα είναι πιθανότατα δύσκολο να εντοπιστούν, επομένως πιστεύουμε ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα από αυτά τα μεγαθήρια εκεί έξω."
Με πιο ισχυρά τηλεσκόπια στον ορίζοντα, μπορούμε να προβλέψουμε την ανακάλυψη ακόμη μεγαλύτερων και πιο ενεργητικών εκροών, που θα φωτίσουν περαιτέρω τα μυστήρια του κοσμικού ιστού και τις δυνάμεις που τον διαμορφώνουν.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07879-y.
