Ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε το πλησιέστερο ζεύγος υπερμαζικών μαύρων οπών που έχει επιβεβαιωθεί σε τόσο πρώιμο στάδιο της κοσμικής εξέλιξης, όταν δηλαδή το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις 1,3 δισ. ετών. Οι δύο αυτοί Λεβιάθαν εντοπίστηκαν σε έναν γαλαξία που σχηματίζεται από τη συγχώνευση δύο άλλων και απέχουν μεταξύ τους μόλις 4.900 έτη φωτός. Η περαιτέρω μελέτη τους να βοηθήσει τους επιστήμονες στην προσπάθειά τους να επιλύσουν έναν μεγάλο κοσμικό γρίφο: την ανακάλυψη στο πρώιμο Σύμπαν όλο και περισσότερων μαύρων οπών με ανεξήγητα μεγάλη μάζα.
Οι δύο υπερμαζικές μαύρες τρύπες του συστήματος LID-1166 εκλύουν μεγάλες ποσότητες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, καθώς «τρέφονται» με τα αέρια και τη σκόνη που τις περιβάλλουν. Πρόκειται δηλαδή για το πλησιέστερο μεταξύ τους ζεύγος ενεργών γαλαξιακών πυρήνων που έχει παρατηρηθεί μέχρι τώρα στο πρώιμο Σύμπαν. Οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες παρατηρούνται στους πυρήνες ορισμένων γαλαξιών και ενεργοποιούνται από γιγάντιες μαύρες τρύπες, οι οποίες απορροφούν με την βαρυτική τους έλξη τεράστιες ποσότητες κοσμικής σκόνης και αερίων. Προτού τα υλικά αυτά χαθούν για πάντα πίσω από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας, υπερθερμαίνονται σε τεράστιες θερμοκρασίες και εκλύουν απίστευτα ποσά ενέργειας. Για τον λόγο αυτόν η εκτυφλωτική λάμψη ενός ΕΓΠ υπερβαίνει κάποιες φορές τη φωτεινότητα όλων των άστρων του μητρικού του γαλαξία.
Οι αστρονόμοι είχαν εντοπίσει κατά το παρελθόν και άλλες πιθανές δυαδικές μαύρες τρύπες σε ακόμη πιο αρχέγονες εποχές, ωστόσο οι μεταξύ τους αποστάσεις ήταν της τάξης των δεκάδων χιλιάδων ετών φωτός. Το LID-1166 αποτελεί την πρώτη επιβεβαιωμένη περίπτωση δύο μαύρων τρυπών που βρίσκονται σε τόσο μικρή απόσταση η μία από την άλλη στο πρώιμο Σύμπαν, προσφέροντας μια σπάνια ματιά στο πώς γεννήθηκαν οι γιγάντιοι γαλαξίες που βλέπουμε γύρω μας σήμερα.
Η σχετική έρευνα υλοποιήθηκε από την Hyewon Suh, αστρονόμο στο Διεθνές Αστεροσκοπείο Gemini/NSF NOIRLab, και τους συνεργάτες της, με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb και της συστοιχίας ραδιοτηλεσκοπίων ALMA. Η μελέτη αναρτήθηκε στον διακομιστή προδημοσιεύσεων arXiv και έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση στο περιοδικό Nature Astronomy.
Οι γαλαξίες σχηματίζονται μέσα από αλλεπάλληλες συγχωνεύσεις στη διάρκεια του κοσμικού χρόνου, σε μια διαδικασία που διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη των υπερμαζικών μαύρων οπών που φιλοξενούν στους πυρήνες τους. Ειδικότερα, τα τελευταία στάδια μιας γαλαξιακής συγχώνευσης, αποτελούν μια κρίσιμη φάση για την κατανόηση τόσο της ανάπτυξης των μαύρων οπών, όσο και της συν-εξέλιξης των γαλαξιών με αυτές.
Απ’ ό,τι φαίνεται, οι συγχωνεύσεις αυτές μπορούν να διοχετεύσουν αποτελεσματικά μεγάλες ποσότητες ψυχρών αερίων στους γαλαξιακούς πυρήνες, ενεργοποιώντας την ταχύτατη διόγκωση των υπερμαζικών μαύρων οπών. Το γεγονός αυτό προσφέρει μια πειστική διέξοδο σε μια μεγάλη κοσμική αντίφαση που αναδύθηκε τα τελευταία χρόνια, κυρίως μέσα από τις παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb: την ανακάλυψη δηλαδή, όλο και περισσότερων υπερμαζικών μαύρων οπών, οι οποίες είχαν «προλάβει» να αποκτήσουν τεράστια μάζα σε ένα πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Η περαιτέρω μελέτη του συστήματος LID-1166 αναμένεται να συμβάλει στις προσπάθειες των επιστημόνων να λύσουν αυτόν τον κοσμικό γρίφο.
Φωτογραφία: Στην διαστημική μας γειτονιά και σε απόσταση μόλις 89 εκατ. ετών φωτός, ο γαλαξίας NGC 7727 «γεννήθηκε» μέσα από τη συγχώνευση δύο άλλων, που ξεκίνησε πριν από περίπου 1 δισ. χρόνια. Στον πυρήνα του γαλαξία οι δύο υπερμαζικές μαύρες τρύπες, που απέχουν μεταξύ τους μόλις 1600 έτη φωτός, στροβιλίζονται όλο και πλησιέστερα η μια στην άλλη και αναμένεται να συγχωνευθούν σε περίπου 250 εκατ. χρόνια. Αυτού του είδους οι γαλαξιακές συγκρούσεις και συγχωνεύσεις ήταν πολύ πιο συνηθισμένες στο πρώιμο Σύμπαν.
Credit: ESO/Voggel et al.; ESO/VST ATLAS team. Acknowledgement: Durham University/CASU/WFAU