Ο υπερμεγέθης κβάζαρ καταβροχθίζει τη μάζα ενός ήλιου καθημερινά, καταστρέφοντας τα όρια ανάπτυξης

Είναι το μεγαθήριο που ξεπερνά όλα τα μεγαθήρια. Ένα κβάζαρ - μια ταχέως αναπτυσσόμενη μαύρη τρύπα - βρέθηκε από ερευνητές να μεγαλώνει απίστευτα γρήγορα σε μέγεθος, συσσωρεύοντας μάζα αξίας ενός Ήλιου κάθε μέρα - κοντά στο απόλυτο μέγιστο όριο ανάπτυξης.

Αυτό το μοναδικό αντικείμενο είναι τόσο φωτεινό όσο 500 τρισεκατομμύρια ήλιοι, ή 20.000 φορές φωτεινότερο από ολόκληρο τον Γαλαξία μας. "Πρέπει να υποθέσουμε ότι αυτό το κβάζαρ είναι το πιο βίαιο μέρος που γνωρίζουμε στο Σύμπαν", λέει ο κύριος συγγραφέας.

Καλλιτεχνική απεικόνιση του κβάζαρ. Πιστώσεις εικόνας:ANU/Cristy Roberts.

Ο μέγιστος δυνατός ρυθμός ανάπτυξης

Ένα κβάζαρ είναι ουσιαστικά μια ταχέως αναπτυσσόμενη μαύρη τρύπα. Οι μαύρες τρύπες είναι περίφημα αόρατες γιατί ακόμη και το φως δεν μπορεί να τις ξεφύγει. Είναι ορατά στα μάτια μας μόνο όταν διαστέλλονται (και μέσω των βαρυτικών τους επιδράσεων). Αλλά οι μαύρες τρύπες τύπου κβάζαρ είναι ορατές.

Ένα κβάζαρ εκπέμπει τεράστιες ποσότητες ενέργειας κυρίως λόγω της συσσώρευσης αερίου και σκόνης στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του. Καθώς το υλικό μπαίνει σπειροειδώς στη μαύρη τρύπα, σχηματίζει έναν δίσκο προσαύξησης και θερμαίνεται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες λόγω βαρυτικών δυνάμεων και δυνάμεων τριβής, απελευθερώνοντας τεράστια ενέργεια με τη μορφή φωτός, ακτίνων Χ και άλλης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αυτή η διαδικασία είναι απίστευτα αποτελεσματική, καθιστώντας τα κβάζαρ μερικά από τα φωτεινότερα αντικείμενα στο σύμπαν.

"Αν κάθονται εκεί, κάθονται στο σκοτάδι και ούτε εκπέμπουν ούτε αντανακλούν φως. Αλλά όταν οι μαύρες τρύπες τρώνε, η ύλη που είναι η τροφή τους τραβιέται πρώτα σε αυτό που ονομάζεται δίσκος προσαύξησης, που είναι ένα μοτίβο συγκράτησης στο οποίο το υλικό κυκλώνει τη μαύρη τρύπα όλο και πιο κοντά μέχρι να την καταπιεί. Wolf από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας.

Τα κβάζαρ έχουν γοητεύσει από καιρό τους επιστήμονες. Τρέφονται αδηφάγα από περιβάλλον υλικό, εκπέμποντας τεράστιες ποσότητες φωτός και ενέργειας, καθιστώντας τα κβάζαρ ορατά σε δισεκατομμύρια έτη φωτός. Στην πραγματικότητα, το συγκεκριμένο κβάζαρ (που ονομάζεται J0529-4351) εξέπεμπε φως που ταξίδεψε 12 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς.

«Ωστόσο, καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς και είναι τώρα μεγαλύτερο από ό,τι ήταν ενώ το φως ταξίδευε, η μαύρη τρύπα είναι τώρα πιο μακριά από 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός, περισσότερο σαν 24 δισεκατομμύρια έτη φωτός», αναφέρει ο Wolf.

Αλλά ακόμη και ανάμεσα σε αυτούς τους αδηφάγους κοσμικούς τροφοδότες, το J0529-4351 ξεχωρίζει. Ουσιαστικά μεγαλώνει κατά το απόλυτο μέγιστο φυσικό όριο. Οτιδήποτε άλλο, λέει ο Wolf, και το κβάζαρ θα «πνίγει την όρεξή του». Αυτό το όριο, που ονομάζεται όριο Eddington, είναι ουσιαστικά ένα όριο ταχύτητας για την ανάπτυξη — ή πόσο μπορεί να πάρει η μαύρη τρύπα ανά χρόνο χωρίς να πάθει λόξυγκας, αν θέλετε», προσθέτει ο ερευνητής.

Τεράστιο, αρχαίο, αλλά δεν είναι εύκολο να εντοπιστεί

Φωτεινά φωτοστέφανα γύρω από μακρινά κβάζαρ (όχι από αυτήν τη μελέτη). Η ανακάλυψη έγινε χρησιμοποιώντας το όργανο MUSE στο Very Large Telescope της ESO. Πιστώσεις εικόνας:ESO.

Το συγκεκριμένο κβάζαρ είναι ένα θαύμα της αστρονομίας. Δεν είναι μόνο ότι συσσωρεύει μια ασεβή ποσότητα μάζας έλκοντας βαρυτικά τα πάντα γύρω του, είναι ότι το έκανε αυτό για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα που μεγάλωσε σε ασύλληπτο μέγεθος. Είναι μακράν το πιο φωτεινό αντικείμενο στο γνωστό σύμπαν — ωστόσο η εύρεση του δεν ήταν τόσο εύκολο.

"Σε μια φωτογραφία του ουρανού, που τραβήχτηκε με τηλεσκόπιο, τα κβάζαρ εμφανίζονται ακριβώς όπως τα αστέρια. Το πρώτο κβάζαρ ανακαλύφθηκε πριν από 61 χρόνια επειδή ήταν μια ισχυρή ραδιοφωνική πηγή που φαινόταν να συμπίπτει με ένα τυχαίο μπλε αστέρι. Αλλά τα αστέρια είναι πολύ περισσότερα από τα κβάζαρ. Έτσι, χρειαζόμαστε πληροφορίες που να διακρίνουν τους δύο τύπους και να αποκαλύπτουν το quasarlf

"

Πρόσφατα όμως, έρχονται πολύ περισσότερα καλά δεδομένα από αποστολές όπως η Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (που μετρά την κίνηση όλων των αστεριών γύρω μας) ή ο Widefield Infrared Survey Explorer (WISE) της NASA. Στο υπέρυθρο, λέει ο Wolf, τα χρώματα των αστεριών τείνουν να είναι διαφορετικά από εκείνα των κβάζαρ, επειδή τα αστέρια έχουν επιφάνεια μονής θερμοκρασίας ενώ το λαμπερό μέρος των κβάζαρ έχει ένα μείγμα θερμοκρασιών που αλλάζουν το χρώμα τους. Δεν είναι πολύ προφανές, αλλά δίνει στους αστρονόμους κάτι να συνεχίσουν.

Επίσης, δεν γνωρίζουμε πραγματικά πόσο μεγάλο είναι αυτό το αντικείμενο. Ο Wolf λέει ότι εκτιμούν 17 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες — αλλά είναι μια ευρεία εκτίμηση.

«Ειλικρινά η πλήρης αβεβαιότητα κυμαίνεται τεχνικά από 5 δισεκατομμύρια έως 50 δισεκατομμύρια, ανάλογα με το ποιον θα ρωτούσατε και τι θα θεωρούσαν πιθανό». Υπάρχουν νέα όργανα και το εύρος θα περιορίζεται όλο και περισσότερο, αλλά η εκτίμηση της συνολικής του μάζας είναι ακόμα ένα έργο σε εξέλιξη.

Η φρενίτιδα τροφοδοσίας έχει τελειώσει

Ωστόσο, δεν πρέπει να ανησυχείτε για αυτό το μεγαθήριο. Όχι μόνο είναι εξαιρετικά μακριά, αλλά η φρενίτιδα της διατροφής έχει ήδη τελειώσει, λέει ο Wolf. Αυτό που στην πραγματικότητα βλέπουμε τώρα είναι πώς ήταν το κβάζαρ πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, κατά τις παλαιότερες ημέρες του σύμπαντος.

"Η εποχή της φρενίτιδας τροφοδοσίας έχει τελειώσει, επειδή το αέριο στους γαλαξίες έχει μετατραπεί ως επί το πλείστον σε αστέρια, και μετά από δισεκατομμύρια χρόνια τα αστέρια έχουν το ένα το άλλο σε τακτοποιημένα μοτίβα:είναι κυρίως σε τακτοποιημένες τροχιές γύρω από τις μαύρες τρύπες που κοιμούνται σε πυρήνες γαλαξιών. είπε ο ερευνητής στο ZME Science.

"Οι διαστημικοί μας ανιχνευτές χρησιμοποιούν ελιγμούς σφεντόνας με τον πλανήτη Δία, εάν δεν μπορούμε να τους φτάσουμε σε έναν προορισμό στο Ηλιακό Σύστημα με απλά καύσιμα. Αλλά φανταστείτε κάποια κακή τύχη όπου ένα δεύτερο διαστημικό ανιχνευτή ήρθε αντίστροφα σε έναν ελιγμό καθρέφτη ακριβώς τη λάθος στιγμή - και οι δύο θα έπεφταν σε ένα σύννεφο συντριμμιών που θα καθόταν ακίνητο για μια στιγμή πριν πέσουν σαν τις κοινές ατμόσφαιρες του Jupi. το νεαρό σύμπαν και οι μαύρες τρύπες ήταν οι πρώτοι ωφελούμενοι του χάους.»

Αυτές οι γιγάντιες μαύρες τρύπες είναι επίσης πολύ σπάνιο να βρεθούν. Η ομάδα του Wolf έχει σαρώσει σχεδόν ολόκληρο τον ουρανό για να βρει αυτό το μεγαθήριο.

Αυτό το μέρος είναι η Κόλαση

Όλα αυτά εγείρουν το ερώτημα — πώς θα έμοιαζε πραγματικά ένα μέρος σαν αυτό;

Όπως το περιγράφει ο Wolf, Κόλαση είναι μια πολύ καλή αναλογία.

"Η κόλαση έχει φανταστεί ως ένα εξαιρετικά άβολο μέρος, ζεστό και εχθρικό προς τις σωματικές μορφές ανθρώπινης ζωής. Χάρη σε έρευνες αστρονομίας παντού στον ουρανό, βρήκαμε τώρα το πιθανώς πιο κολασμένο μέρος στο Σύμπαν", λέει ο Wolf στο ZME Science.

Για να είμαστε σαφείς, δεν έχουμε σαφείς εικόνες του τόπου - το κβάζαρ εμφανίζεται ως κουκκίδα στα τηλεσκόπια μας. Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι οι ερευνητές δεν έχουν ιδέα.

Ο δίσκος προσαύξησης (τα θολά συντρίμμια που περιφέρονται γύρω από τη μαύρη τρύπα) έχει διάμετρο 7 έτη φωτός. Αυτή είναι 1,5 φορές η απόσταση από το πλησιέστερο ηλιακό σύστημα στο δικό μας, το Alpha Centauri. Δεν πρόκειται ούτε για ειρηνικά συντρίμμια που περιφέρονται αθόρυβα γύρω από τη μαύρη τρύπα. Είναι ένας ταραχώδης τυφώνας που σφύζει, στροβιλίζεται και συντρίβεται - με μια καταστροφική μαύρη τρύπα στο μάτι της καταιγίδας.

Τα ρεύματα στην εξωτερική άκρη αυτού του δίσκου θα έφταναν τις δεκάδες χιλιάδες μίλια ανά δευτερόλεπτο . Α, και όλα θα ήταν εξαιρετικά ζεστά, σε δεκάδες χιλιάδες βαθμούς. Αλλά γίνεται ακόμα καλύτερο:το μέρος έχει σχεδόν σίγουρα ισχυρά μαγνητικά πεδία και κεραυνούς που εκφορτίζονται παντού, δημιουργώντας ακόμη περισσότερη θερμότητα.

Σοβαρά, θα δυσκολευτείτε να βρείτε οποιοδήποτε μέρος που είναι πιο κολασμένο στο σύμπαν.

«Τείνω να το περιγράφω ως τις μεγαλύτερες πύλες της κόλασης που έχουμε βρει οπουδήποτε στο Σύμπαν, γιατί αν πέσεις προσωπικά στον δίσκο προσαύξησης, εκτός από τηγανητό στον αέρα και χτυπημένο από κεραυνό και όλα τα υπόλοιπα, πιθανότατα θα καταλήξεις στη μαύρη τρύπα από όπου δεν θα επιστρέψεις».

Αλλά εκτός από το να θαυμάζουμε απλώς πόσο ακραίο είναι αυτό το αντικείμενο (το οποίο είναι αξιοσημείωτο από μόνο του), οι ερευνητές θα μπορούν σύντομα να χρησιμοποιούν κβάζαρ για να καταλάβουν πώς διαστέλλεται το σύμπαν. Επεκτείνεται πάντα το ίδιο; Αλλάζει αυτό το ποσοστό — και αν ναι, πώς αλλάζει; Αυτά είναι σημαντικά ερωτήματα και μία από τις μεγάλες προκλήσεις της κοσμολογίας είναι να χαρτογραφήσει την «ιστορία διαστολής του Σύμπαντος».

Τα τηλεσκόπια που θα κυκλοφορήσουν τα επόμενα χρόνια θα μπορούν να μετρήσουν την ερυθρή μετατόπιση (το φαινόμενο όπου το φως από ένα αντικείμενο στο διάστημα εκτείνεται σε μεγαλύτερα και πιο κόκκινα μήκη κύματος καθώς ταξιδεύει) με πρωτοφανή λεπτομέρεια. Με αυτή τη γνώση, θα μπορούν επίσης να αναλύσουν πώς αλλάζει ο παγκόσμιος ρυθμός επέκτασης.

Έτσι, τελικά, αυτά τα κολασμένα μέρη μπορεί να αποδειχθούν αρκετά χρήσιμα. Απλώς δεν θα θέλαμε να στείλουμε κανέναν εξερευνητή εκεί. Ποτέ.

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Nature Astronomy .