Το φως που ανιχνεύθηκε από μια ομάδα με επικεφαλής τον αστροφυσικό Roberto Maiolino του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ, εκπέμπεται από τον γαλαξία-ξενιστή της μαύρης τρύπας καθώς στροβιλίζεται ανελέητα προς τον ορίζοντα γεγονότων. Εμφανιζόμενη όπως ήταν μόλις 400 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η μαύρη τρύπα έχει ήδη μάζα – περίπου 1,6 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, σύμφωνα με τους επιστήμονες.

Είναι μια ανακάλυψη που φαίνεται να επιβεβαιώνει το μοντέλο άμεσης κατάρρευσης για τον σχηματισμό υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο πρώιμο Σύμπαν, και όχι τη μακρά, αργή διαδικασία συσσώρευσης από κάτι που έχει μάζα μεγάλου άστρου.

«Είναι πολύ νωρίς στο Σύμπαν να δούμε μια μαύρη τρύπα τόσο μεγάλης μάζας, οπότε πρέπει να εξετάσουμε άλλους τρόπους με τους οποίους μπορεί να σχηματιστούν», λέει ο Maiolino.

«Οι πολύ πρώιμοι γαλαξίες ήταν εξαιρετικά πλούσιοι σε αέρια, επομένως θα ήταν σαν μπουφές για μαύρες τρύπες».

Ο εν λόγω γαλαξίας είναι αυτός που έχουμε ξαναδεί στο παρελθόν. Ονομάζεται GN-z11 και αναγνωρίστηκε πριν από αρκετά χρόνια από τις παρατηρήσεις του Hubble ως ο αρχαιότερος γαλαξίας που έχουμε δει στο Σύμπαν – το φως του έχει ταξιδέψει για 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς (η Μεγάλη Έκρηξη ήταν περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όπως αναφέρουν οι επιστήμονες). Αυτό το ρεκόρ έχει καταρριφθεί από τις παρατηρήσεις που έχουν γίνει από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), όμως το GN-z11 έχει πολλά ακόμα να δείξει.

Το JWST ξεκίνησε μετά την ανακάλυψη του GN-z11, προσφέροντας ένα άνευ προηγουμένου επίπεδο ευαισθησίας με το οποίο μπορείτε να δείτε το μακρινό Σύμπαν. Έτσι, ο Maiolino και η ομάδα του χρησιμοποίησαν το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο για να ρίξουν μια πολύ πιο λεπτομερή ματιά στο GN-z11 από ό,τι θα μπορούσε να προσφέρει το Hubble για να δουν τι μπορεί να κρύβεται στην καρδιά του μακρινού γαλαξία.

Οι παρατηρήσεις του JWST, κάλυψαν ένα φάσμα από τον γαλαξία που οι ερευνητές ανέλυσαν με λεπτομέρεια, για να δουν πώς παρήχθη το φως από το GN-z11. Και στο φάσμα, βρήκαν τις υπογραφές της προσαύξησης – τη διαδικασία κατά την οποία οι μαύρες τρύπες καταβροχθίζουν την ύλη.

Οι μαύρες τρύπες είναι γνωστό ότι δεν παράγουν φως από μόνες τους. Σε μια ορισμένη εγγύτητα στο κέντρο της μαύρης τρύπας, γνωστό ως ορίζοντας γεγονότων, η βαρύτητα γίνεται τόσο ισχυρή που το φως δεν είναι αρκετά γρήγορο για να ξεφύγει από την έλξη του. Αλλά έξω από τον ορίζοντα γεγονότων, η ύλη στροβιλίζεται και περιστρέφεται στο ακραίο περιβάλλον γύρω από τη μαύρη τρύπα , σχηματίζοντας έναν δίσκο που την τροφοδοτεί.

Αυτός ο δίσκος προσαύξησης φλέγεται απολύτως από φως, που θερμαίνεται από τη βαρύτητα και την τριβή για να κυριαρχεί στο φως του γαλαξία-ξενιστή του. Αυτή, όπως διαπίστωσαν οι ερευνητές, είναι η πηγή φωτός που φωτίζει το GN-z11.

Στην πραγματικότητα, η μαύρη τρύπα τρέφεται με τόσο γρήγορο ρυθμό που είναι πιθανό να “αποτελειώσει” το μωρό-γαλαξία: καθώς τρέφεται, μια μαύρη τρύπα αρχίζει να εκπέμπει ισχυρούς πυρηνικούς ανέμους που τελικά θα διώξουν όλα τα αέρια που σχηματίζουν αστέρια στον γαλαξία, με αποτέλεσμα το αδρανές αντικείμενο να παρασυρθεί στο διάστημα, σχηματίζοντας πολύ λίγα νέα αστέρια.

Ο GN-z11 είναι ένας πολύ μικρός γαλαξίας, πιστεύουν οι ερευνητές, περίπου 100 φορές μικρότερος από τον Γαλαξία μας. Με τον ρυθμό που φαίνεται να τροφοδοτείται η μαύρη τρύπα του, δεν θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να παρασυρθεί το αέριο στον διαγαλαξιακό χώρο. Στην πορεία, αυτό θα έκοβε την ανάπτυξη της μαύρης τρύπας καθώς διώχνει κάθε υλικό που θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει για «τροφή».

Το μέγεθος της μαύρης τρύπας είναι πολύ τεράστιο για να έχει σχηματιστεί από κάτι στο μέγεθος ενός αστεριού που θα είχε δημιουργηθεί 400 εκατομμύρια χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Πώς πιστεύουν οι αστρονόμοι ότι δημιουργήθηκαν οι μαύρες τρύπες στο πρώιμο Σύμπαν

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι στο πρώιμο Σύμπαν, οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί απευθείας από τη βαρυτική κατάρρευση τεράστιων συστάδων ύλης.

Ακόμα, καθώς όλοι οι γαλαξίες φαίνεται να έχουν μια μαύρη τρύπα στο κέντρο τους, είναι λογικό να πιστεύουμε ότι αρχαιότεροι γαλαξίες που εντοπίστηκαν με το JWST, θα έχουν μια μαύρη τρύπα στο κέντρο τους επίσης.

Αλλά το GN-z11 είναι ο πιο πρώιμος γαλαξίας που έχει επιβεβαιωθεί και μετρηθεί στην “αυγή του Σύμπαντος“, κατά τη διάρκεια μιας εποχής γνωστής ως Εποχή του Επανιονισμού (Epoch of Reionization). Πριν από αυτήν την εποχή, όπως λένε οι επιστήμονες ο χώρος ήταν αδιαφανής. Μόνο καθώς η ύλη επαναιονίστηκε, ο χώρος έγινε διαφανής και το φως μπορούσε να ρέει ελεύθερα.

Ένα από τα φλέγοντα ερωτήματα της κοσμολογίας είναι η πηγή της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Το GN-z11 υποδηλώνει ότι οι μαύρες τρύπες είχαν κάποιο ρόλο.

«Ο GN-z11 είναι ο πρώτος από μια σειρά από τέτοιους υπερφωτεινούς γαλαξίες [στο πρώιμο Σύμπαν] που επιβεβαιώθηκε φασματοσκοπικά και για τον οποίο ήταν δυνατή μια τόσο λεπτομερής φασματοσκοπική ανάλυση», γράφουν οι ερευνητές στο έγγραφό τους .

“Το σενάριο του ενεργού γαλαξιακού πυρήνα που αποκαλύφθηκε από την ανάλυσή μας, παρέχει μια φυσική εξήγηση για την εξαιρετική φωτεινότητα του GN-z11. Εάν αυτό είναι αντιπροσωπευτικό της ευρύτερης κατηγορίας φωτεινών γαλαξιών που ανακαλύφθηκε [στο πρώιμο Σύμπαν] από τον JWST, τότε θα ανακουφίσει σημαντικά την ένταση σε μοντέλα και προσομοιώσεις και μπορεί να υποδηλώνει έναν ισχυρότερο ρόλο των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων στον επαναιονισμό του Σύμπαντος».

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature.

(photo: pixabay)