2026-03-29 19:22:47
του Αλέξη Δεληβοριά, Διδάκτορα Φυσικής Ιδρυμα Ευγενίδου
Διεθνής ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής επιστήμονες του Τμήματος Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης, εκτίμησε ότι υπάρχουν περισσότερες γαλαξιακές μαύρες τρύπες στο πρώιμο Σύμπαν απ' όσες θεωρούσαν οι αστρονόμοι μέχρι τότε. Η μελέτη αυτή υλοποιήθηκε με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble και δημοσιεύθηκε τον Αύγουστο του 2024 στο επιστημονικό περιοδικό The Astrophysical Journal Letters.
Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη σε βάθος το πώς ακριβώς σχηματίστηκαν οι πρωταρχικές γιγάντιες μαύρες τρύπες του νεαρού Σύμπαντος. Πολλές από αυτές, πάντως, είχαν αποκτήσει μάζα τουλάχιστον 1 δισ. φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, και μάλιστα σχετικά νωρίς στην διάρκεια της κοσμολογικής εξέλιξης. Πώς «πρόλαβαν» να αποκτήσουν αυτή την τεράστια μάζα που τους αντιστοιχεί τόσο γρήγορα;
Η απάντηση σ’ αυτό το ερώτημα παραμένει ασαφής και εκτός αυτού υπάρχουν ακόμη σημαντικές αβεβαιότητες στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο εξελίσσονται οι γαλαξίες
. Προκειμένου να διερευνήσουν σε μεγαλύτερο βάθος αυτή την «συνεξέλιξη» των γαλαξιών και των μαύρων τρυπών που φιλοξενούν στους πυρήνες τους, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και ειδικότερα τις πρωτοποριακές εικόνες του «Υπερ-Βαθέος Πεδίου» (Hubble Ultra-Deep Field, HUDF).
Η πρωταρχική εικόνα HUDF δημιουργήθηκε, όταν οι κάμερες του Hubble εστίασαν σε μία μικρή περιοχή του Διαστήματος στον νότιο αστερισμό της Καμίνου, από τον Σεπτέμβριο του 2003 έως τον Ιανουάριο του 2004. Στην εικόνα αυτή αποτυπώνονται 10.000 γαλαξίες, το αρχέγονο φως πολλών από τους οποίους ταξίδεψε ακόμα και 13 δισ. χρόνια μέχρι να φτάσει σ’ εμάς. Πώς, όμως οι συγγραφείς της μελέτης κατόρθωσαν να εκτιμήσουν τον αριθμό των μαύρων τρυπών που εμπεριέχουν οι γαλαξίες του νεαρού Σύμπαντος.
Το ίδιο «παράθυρο» προς το νεαρό Σύμπαν παρατηρήθηκε ξανά από το Hubble αρκετά χρόνια αργότερα και τελευταία φορά απεικονίστηκε το 2023. Συγκρίνοντας τις σχετικές εικόνες στο εγγύς υπέρυθρο που ελήφθησαν από το Hubble το 2009, το 2012 και το 2023, οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι η φωτεινότητα κάποιων μακρινών γαλαξιών είχε μεταβληθεί. Ο λόγος για τον οποίο συμβαίνει αυτό είναι ότι οι γιγάντιες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στους πυρήνες τους δεν απορροφούν διαρκώς και με τον ίδιο ρυθμό την ύλη που τις περιβάλει.
Η ύλη αυτή σχηματίζει γύρω από κάθε μαύρη τρύπα έναν περιστρεφόμενο δίσκο αερίων και σκόνης. Καθώς τα υλικά του δίσκου στροβιλίζονται με όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα, όλο και πλησιέστερα προς τον ορίζοντα γεγονότων της, υπερθερμαίνονται σε εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, εκλύοντας ακτινοβολία. Εφόσον, λοιπόν, ο ρυθμός απορρόφησης της ύλης μεταβάλλεται σε βάθος χρόνου, η ακτινοβολία αυτών των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων μεταβάλλεται επίσης. Αυτή ακριβώς η μεταβολή στην ακτινοβολία ορισμένων ενεργών γαλαξιακών πυρήνων μπορεί να ανιχνευθεί, συγκρίνοντας τις εικόνες του HUDF που έχουν ληφθεί σε διαφορετικές εποχές. Με αυτή τη μέθοδο, οι αστρονόμοι εντόπισαν περισσότερες μαύρες τρύπες από όσες είχαν βρεθεί προηγουμένως με άλλες μεθόδους.
Πώς, όμως, σχηματίστηκαν οι πρώτες γαλαξιακές μαύρες τρύπες; Ορισμένοι αστροφυσικοί, στην προσπάθειά τους να απαντήσουν στο ερώτημα της προέλευσης των γαλαξιακών μαύρων τρυπών, υποστηρίζουν ότι η πρωταρχική τους «σπορά» προήλθε από τη βαρυτική κατάρρευση της πρώτης γενιάς των άστρων του Σύμπαντος, τα οποία ήταν πραγματικά τεράστια σε σχέση με εκείνα που ακολούθησαν και τα οποία ήταν ακόμη «αμόλυντα» από βαρύτερα μέταλλα. Άλλοι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι σχηματίστηκαν μέσα από την απευθείας κατάρρευση νεφών αερίων, ή από τις αλλεπάλληλες συγκρούσεις και συγχωνεύσεις άστρων σε πυκνά αστρικά σμήνη, ή ακόμη ότι προέρχονται από μικροσκοπικές αρχέγονες μαύρες τρύπες, οι οποίες σχηματίστηκαν στα πρώτα δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η τελική απάντηση σε αυτό το ερώτημα δεν έχει βρεθεί ακόμη.
Ο ακριβής, ωστόσο, προσδιορισμός της πληθώρας των γιγάντιων μαύρων τρυπών που υπήρχαν στο νεαρό Σύμπαν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση όλων αυτών των διαφορετικών θεωριών. Παράλληλα, μπορεί να βελτιώσει τις προσομοιώσεις του σχηματισμού γαλαξιών και κατά συνέπεια να οδηγήσει σε μια ακριβέστερη κατανόηση του σχηματισμού και της εξέλιξής τους. Η συγκεκριμένη μελέτη είναι ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση.
Φωτογραφία: Στο ένθετο αυτής της νέας εικόνας του HUDF διακρίνεται μια από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που αποκάλυψαν την ύπαρξή τους χάρη στη μεταβολή της λαμπρότητάς τους [Credit: NASA, ESA, M. Hayes (Stockholm University), J. DePasquale (STScI)]
Πηγή:https://www.eef.edu.gr/
Διεθνής ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής επιστήμονες του Τμήματος Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης, εκτίμησε ότι υπάρχουν περισσότερες γαλαξιακές μαύρες τρύπες στο πρώιμο Σύμπαν απ' όσες θεωρούσαν οι αστρονόμοι μέχρι τότε. Η μελέτη αυτή υλοποιήθηκε με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble και δημοσιεύθηκε τον Αύγουστο του 2024 στο επιστημονικό περιοδικό The Astrophysical Journal Letters.
Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη σε βάθος το πώς ακριβώς σχηματίστηκαν οι πρωταρχικές γιγάντιες μαύρες τρύπες του νεαρού Σύμπαντος. Πολλές από αυτές, πάντως, είχαν αποκτήσει μάζα τουλάχιστον 1 δισ. φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, και μάλιστα σχετικά νωρίς στην διάρκεια της κοσμολογικής εξέλιξης. Πώς «πρόλαβαν» να αποκτήσουν αυτή την τεράστια μάζα που τους αντιστοιχεί τόσο γρήγορα;
Η απάντηση σ’ αυτό το ερώτημα παραμένει ασαφής και εκτός αυτού υπάρχουν ακόμη σημαντικές αβεβαιότητες στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο εξελίσσονται οι γαλαξίες
Η πρωταρχική εικόνα HUDF δημιουργήθηκε, όταν οι κάμερες του Hubble εστίασαν σε μία μικρή περιοχή του Διαστήματος στον νότιο αστερισμό της Καμίνου, από τον Σεπτέμβριο του 2003 έως τον Ιανουάριο του 2004. Στην εικόνα αυτή αποτυπώνονται 10.000 γαλαξίες, το αρχέγονο φως πολλών από τους οποίους ταξίδεψε ακόμα και 13 δισ. χρόνια μέχρι να φτάσει σ’ εμάς. Πώς, όμως οι συγγραφείς της μελέτης κατόρθωσαν να εκτιμήσουν τον αριθμό των μαύρων τρυπών που εμπεριέχουν οι γαλαξίες του νεαρού Σύμπαντος.
Το ίδιο «παράθυρο» προς το νεαρό Σύμπαν παρατηρήθηκε ξανά από το Hubble αρκετά χρόνια αργότερα και τελευταία φορά απεικονίστηκε το 2023. Συγκρίνοντας τις σχετικές εικόνες στο εγγύς υπέρυθρο που ελήφθησαν από το Hubble το 2009, το 2012 και το 2023, οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι η φωτεινότητα κάποιων μακρινών γαλαξιών είχε μεταβληθεί. Ο λόγος για τον οποίο συμβαίνει αυτό είναι ότι οι γιγάντιες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στους πυρήνες τους δεν απορροφούν διαρκώς και με τον ίδιο ρυθμό την ύλη που τις περιβάλει.
Η ύλη αυτή σχηματίζει γύρω από κάθε μαύρη τρύπα έναν περιστρεφόμενο δίσκο αερίων και σκόνης. Καθώς τα υλικά του δίσκου στροβιλίζονται με όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα, όλο και πλησιέστερα προς τον ορίζοντα γεγονότων της, υπερθερμαίνονται σε εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, εκλύοντας ακτινοβολία. Εφόσον, λοιπόν, ο ρυθμός απορρόφησης της ύλης μεταβάλλεται σε βάθος χρόνου, η ακτινοβολία αυτών των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων μεταβάλλεται επίσης. Αυτή ακριβώς η μεταβολή στην ακτινοβολία ορισμένων ενεργών γαλαξιακών πυρήνων μπορεί να ανιχνευθεί, συγκρίνοντας τις εικόνες του HUDF που έχουν ληφθεί σε διαφορετικές εποχές. Με αυτή τη μέθοδο, οι αστρονόμοι εντόπισαν περισσότερες μαύρες τρύπες από όσες είχαν βρεθεί προηγουμένως με άλλες μεθόδους.
Πώς, όμως, σχηματίστηκαν οι πρώτες γαλαξιακές μαύρες τρύπες; Ορισμένοι αστροφυσικοί, στην προσπάθειά τους να απαντήσουν στο ερώτημα της προέλευσης των γαλαξιακών μαύρων τρυπών, υποστηρίζουν ότι η πρωταρχική τους «σπορά» προήλθε από τη βαρυτική κατάρρευση της πρώτης γενιάς των άστρων του Σύμπαντος, τα οποία ήταν πραγματικά τεράστια σε σχέση με εκείνα που ακολούθησαν και τα οποία ήταν ακόμη «αμόλυντα» από βαρύτερα μέταλλα. Άλλοι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι σχηματίστηκαν μέσα από την απευθείας κατάρρευση νεφών αερίων, ή από τις αλλεπάλληλες συγκρούσεις και συγχωνεύσεις άστρων σε πυκνά αστρικά σμήνη, ή ακόμη ότι προέρχονται από μικροσκοπικές αρχέγονες μαύρες τρύπες, οι οποίες σχηματίστηκαν στα πρώτα δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η τελική απάντηση σε αυτό το ερώτημα δεν έχει βρεθεί ακόμη.
Ο ακριβής, ωστόσο, προσδιορισμός της πληθώρας των γιγάντιων μαύρων τρυπών που υπήρχαν στο νεαρό Σύμπαν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση όλων αυτών των διαφορετικών θεωριών. Παράλληλα, μπορεί να βελτιώσει τις προσομοιώσεις του σχηματισμού γαλαξιών και κατά συνέπεια να οδηγήσει σε μια ακριβέστερη κατανόηση του σχηματισμού και της εξέλιξής τους. Η συγκεκριμένη μελέτη είναι ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση.
Φωτογραφία: Στο ένθετο αυτής της νέας εικόνας του HUDF διακρίνεται μια από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που αποκάλυψαν την ύπαρξή τους χάρη στη μεταβολή της λαμπρότητάς τους [Credit: NASA, ESA, M. Hayes (Stockholm University), J. DePasquale (STScI)]
Πηγή:https://www.eef.edu.gr/
ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ
ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ
ΣΧΟΛΙΑΣΤΕ
