Η πιο απομακρυσμένη μαύρη τρύπα στις ακτίνες Χ, Chandra και JWST σε δράση

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν την πιο μακρινή μαύρη τρύπα που έχει δει ποτέ κανείς στις ακτίνες Χ, χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια της NASA. Η μαύρη τρύπα βρίσκεται σε ένα πρώιμο στάδιο ανάπτυξης που δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ προηγουμένως. Το ενδιαφέρον είναι ότι  η μάζα της είναι παρόμοια με αυτή του γαλαξία-ξενιστή της (δηλαδή του γαλαξία στον οποίο ανήκει). Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να εξηγήσει πώς σχηματίστηκαν μερικές από τις πρώτες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο Σύμπαν. Συνδυάζοντας δεδομένα από το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA και το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb Space Telescope (JWST), επίσης της NASA, μια ομάδα ερευνητών μπόρεσε να βρει την ενδεικτική υπογραφή μιας μαύρης τρύπας η οποία μεγαλώνει, και τοποθετείται χρονικά μόλις 470 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Οι ερευνητές βρήκαν τη μαύρη τρύπα σε έναν γαλαξία που ονομάζεται UHZ1, στην κατεύθυνση του σμήνος γαλαξιών Abell 2744, που βρίσκεται 3,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός¹ από τη Γη. Τα δεδομένα του JWST, ωστόσο, αποκάλυψαν ότι ο συγκεκριμένος γαλαξίας είναι πολύ πιο απομακρυσμένος από το σμήνος, σε απόσταση 13,2 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, όταν το Σύμπαν είχεμόνο το 3% της σημερινής ηλικίας του.

Στη συνέχεια, με πάνω από δύο εβδομάδες παρατήρησης με το τηλεσκόπιο Chandra εντόπισαν την παρουσία έντονου, υπέρθερμου αερίου που εκπέμπει ακτίνες Χ σε αυτόν τον γαλαξία – σήμα κατατεθέν για μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, της οποία η μάζα αυξάνεται λόγω του υλικού που την τροφοδοτεί. Το φως από τον γαλαξία αλλά και οι ακτίνες Χ από το αέριο γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του μεγεθύνονται κατά περίπου τέσσερις φορές από την παρεμβαλλόμενη ύλη στο γαλαξιακό σμήνος Abell 2744 που λειτουργεί ως βαρυτικός φακός. Έτσι, ενισχύεται και το υπέρυθρο σήμα που ανιχνεύει τελικά το JWST αλλά ταυτόχρονα γίνεται δυνατή και η ανίχνευση της αχνής πηγής ακτίνων Χ από το τηλεσκόπιο Chandra.

Αυτή η ανακάλυψη είναι σημαντική για την κατανόηση του πώς μερικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να φτάσουν σε πολύ μεγάλες μάζες αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η προέλευσή τους αποτελεί ένα βασικό, καίριο και ανοιχτό ερώτημα. Πιθανά να μπορούν να σχηματιστούν κατευθείαν από την κατάρρευση τεράστιων νεφών αερίου, δημιουργώντας μαύρες τρύπες που ζυγίζουν περίπου 10.000 έως 100.000 Ήλιους. Μία άλλη πιθανή εξήγηση θα ήταν να προέρχονται από εκρήξεις των πρώτων αστεριών που δημιουργούν μαύρες τρύπες που ζυγίζουν μεταξύ περίπου 10 και 100 ηλιακών μαζών. Σε αυτή την περίπτωση η συσσώρευση μάζας πρέπει να είναι συνεχώς σε πολύ μεγάλα επίπεδα².

Οι ερευνητές βρήκαν ισχυρές αποδείξεις ότι η μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα ήταν από τη γένεσή της μεγάλη. Η μάζα που υπολογίζεται ότι προσπίπτει στη μαύρη τρύπα είναι μεταξύ 10 και 100 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών, με βάση τη φωτεινότητα και την ενέργεια των ακτίνων Χ που παρατηρήθηκε. Αυτό το εύρος μάζας είναι παρόμοιο με αυτό όλων των αστεριών στον γαλαξία όπου ζει, κάτι που έρχεται σε πλήρη αντίθεση με τις μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών στο κοντινό Σύμπαν που συνήθως περιέχουν μόνο περίπου το ένα χιλιοστό της μάζας των αστεριών που φιλοξενεί ο γαλαξίας. 

Η μεγάλη μάζα της μαύρης τρύπας, η οποία είναι σε νεαρή ηλικία, συν η λαμπρότητα της (δηλαδή το πόση ενέργεια παράγεται στη μονάδα του χρόνου) στις ακτίνες Χ αλλά και η φωτεινότητα του γαλαξία που ανιχνεύθηκε από το JWST, δίνουν πληροφορίες για τον σχηματισμό της. Το 2017 είχε παρουσιαστεί μία εργασία με θεωρητικές προβλέψεις για τον σχηματισμό μαύρων τρυπών από κατάρρευση νέφους. Σε αυτή την περίπτωση, οι παρατηρήσεις συμφωνούν με εκείνες τις προβλέψεις. 

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν εκτός του παρόντος αποτελέσματος και άλλα που προέρχονται από το JWST καθώς και να συνδυάσουν δεδομένα από άλλα τηλεσκόπια για να συμπληρώσουν μια μεγαλύτερη εικόνα του πρώιμου Σύμπαντος.

Η σχετική δημοσίευση εμφανίστηκε στο Nature Astronomy και μπορείτε να τη βρείτε εδώ.

Το παρόν κείμενο έχει βασιστεί στην ανακοίνωση των αποτελεσμάτων από την ερευνητική ομάδα που έγραψε την εργασία. 

1. Έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος και ισοδυναμεί περίπου σε 9.5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα.
2. Θα μπορέσετε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες σε σχετικό μας άρθρο το οποίο σύντομα θα αναρτηθεί.