Διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε στα αρχειακά δεδομένα του Hubble μια μυστηριώδη κόκκινη κουκκίδα που μέχρι πρόσφατα παρέμενε απαρατήρητη σε μία από τις καλύτερα μελετημένες περιοχές του νυχτερινού ουρανού: το επονομαζόμενο πεδίο GOODS-North. Σύμφωνα με την ανάλυση των σχετικών δεδομένων, η κουκκίδα αυτή θεωρείται ότι αντιστοιχεί σε έναν κρίσιμο αλλά «χαμένο» κρίκο», που συνδέει τους πρωταρχικούς μικρούς γαλαξίες που εμφανίστηκαν στο Σύμπαν με τις πρωταρχικές γαλαξιακές μαύρες τρύπες.

Το αντικείμενο αυτό, με την κωδική ονομασία GNz7q, είχε ήδη σχηματιστεί μόλις 750 εκατ. χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και η ακτινοβολία που εκλύει  δεν μπορεί να αποδοθεί αποκλειστικά στην βίαιη αστρογένεση που παρατηρείται στο εσωτερικό των πρωταρχικών γαλαξιών του Σύμπαντος. Σύμφωνα με την επικρατέστερη ερμηνεία, το GNz7q είναι μία ταχέως αναπτυσσόμενη μαύρη τρύπα που περιβάλλεται από σκόνη. Με την πάροδο του χρόνου, η μαύρη τρύπα θα «ξεπροβάλει» μέσα από τα πέπλα σκόνης που την καλύπτουν ως ένα λαμπρό κβάζαρ, δηλαδή ως μία εκτυφλωτική πηγή ακτινοβολίας στον πυρήνα ενός πρώιμου γαλαξία.

Πραγματικά, σύμφωνα με τα δεδομένα του Hubble, το GNz7q είναι μία συμπαγής, σχεδόν σημειακή πηγή υπεριώδους και υπέρυθρης ακτινοβολίας, που σημαίνει ότι δεν μπορεί να είναι τίποτε άλλο παρά μία πρωταρχική γιγάντια μαύρη τρύπα που έχει «μόλις» σχηματιστεί. Αυτού του είδους οι ταχύτατα αναπτυσσόμενες μαύρες τρύπες σε πρώιμους γαλαξίες με μεγάλη περιεκτικότητα σε αέρια και σκόνη, οι οποίοι διανύουν ενεργητικά επεισόδια αστρογένεσης, προβλέπονται από θεωρίες και προσομοιώσεις σε υπολογιστές, αλλά δεν είχαν παρατηρηθεί μέχρι τώρα.

«Η ανάλυσή μας υποδηλώνει ότι το GNz7q είναι το πρώτο παράδειγμα μιας ταχέως αναπτυσσόμενης μαύρης τρύπας στον σκονισμένο πυρήνα ενός γαλαξία, όπου γεννιούνται άστρα με ραγδαίο ρυθμό, κοντά στην εποχή κατά την οποία σχηματίστηκε η πρώτη υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο Σύμπαν», εξήγησε ο Seiji Fujimoto, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Niels Bohr του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης και κύριος συγγραφέας της σχετικής μελέτης που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature στις 13 Απριλίου.

Σύμφωνα με τους περισσότερους επιστήμονες, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αρχίζουν τη ζωή τους στους πυρήνες των γαλαξιών που εμπεριέχουν μεγάλες ποσότητες σκόνης και ο οποίοι παράγουν νέα άστρα με ρυθμό κατά πολύ μεγαλύτερο από αυτόν του Γαλαξία μας σήμερα, προτού «αποβάλουν» τα αέρια και την σκόνη και «αναδυθούν» ως υπερφωτεινά κβάζαρ. Αν και εξαιρετικά σπάνιοι, τόσο οι πρώιμοι αυτοί «πρωτογαλαξίες», όσο και τα φωτεινά κβάζαρ έχουν ανιχνευθεί στο πρώιμο Σύμπαν. Ωστόσο το πώς ακριβώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, με μάζα ακόμη και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ήλιου, απέκτησαν την τεράστια μάζα που τους αντιστοιχεί σε τόσο σύντομο σχετικά χρονικό διάστημα παραμένει ακόμη και σήμερα ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της Αστρονομίας.

Παρ’ όλα αυτά, η ομάδα των αστρονόμων της σχετικής μελέτης θεωρεί ότι το GNz7q θα μπορούσε να είναι ο χαμένος κρίκος μεταξύ των δύο αυτών αντικειμένων, καθώς έχει χαρακτηριστικά που παραπέμπουν τόσο σ’ αυτούς τους «σκονισμένους» πρωτογαλαξίες όσο και στα φωτεινά κβάζαρ. Επιπλέον, όμως, το GNz7q στερείται κάποιων άλλων χαρακτηριστικών που συνήθως παρατηρούνται στα πιο τυπικά, υπερφωτεινά κβάζαρ, τα οποία ενεργοποιούνται από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που κρύβεται στον πυρήνα τους. Η πιθανότερη εξήγηση γι’ αυτό είναι ότι η κεντρική μαύρη τρύπα του GN7q δεν έχει ακόμη «προλάβει» να αποκτήσει την τεράστια μάζα που θα της αντιστοιχούσε εάν βρισκόταν στον πυρήνα ενός πιο «τυπικού» κβάζαρ. Αυτά ακριβώς τα χαρακτηριστικά του GNz7q ταιριάζουν απόλυτα με τα νεαρά και μεταβατικής φύσης κβάζαρ τα οποία έχουν προβλεφθεί στις σχετικές προσομοιώσεις, που μέχρι τώρα όμως δεν είχαν παρατηρηθεί στο πρώιμο Σύμπαν.

«Ο πλήρης χαρακτηρισμός αυτών των αντικειμένων, και η διερεύνηση της εξέλιξής τους με πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια θα καταστεί δυνατή με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb», κατέληξε ο Fujimoto. «Μόλις τεθεί σε κανονική λειτουργία, το Webb θα έχει την δυνατότητα να καθορίσει με σαφήνεια το πόσο συχνές είναι πραγματικά αυτές οι ταχέως αναπτυσσόμενες μαύρες τρύπες».

Πηγή: Hubble Sheds Light on Origins of Supermassive Black Holes (hubblesite.org)

Μπορείτε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες για την προέλευση των γαλαξιακών μαύρων τρυπών στο άρθρο Γαλαξιακές μαύρες τρύπες: βρέθηκε ο «χαμένος κρίκος» της εξέλιξής τους; - ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ (eef.edu.gr)

Φωτογραφία: Το πεδίο GOODS-North και η κόκκινη κουκκίδα που αντιστοιχεί στο αντικείμενο GN7q.

Credits: SCIENCE: NASA, ESA, Garth Illingworth (UC Santa Cruz), Pascal Oesch (UC Santa Cruz, Yale), Rychard Bouwens (LEI), I. Labbe (LEI), Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Institute/University of Copenhagen, Denmar

 

 

π