Έρευνα: Ορισμένες μαύρες τρύπες «καταβροχθίζουν» χιλιάδες αστέρια την φορά

Έρευνα: Ορισμένες μαύρες τρύπες «καταβροχθίζουν» χιλιάδες αστέρια την φορά

Στην καρδιά των πιο ογκωδών γαλαξιών του Σύμπαντος, υπάρχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (SMBH) τόσο ισχυρές που επισκιάζουν όλα τα αστέρια στους γαλαξιακούς δίσκους τους. Οι περιοχές του πυρήνα αυτών των γαλαξιών είναι γνωστές ως Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες (AGN), ή αλλιως «κβάζαρ». Η συνεχιζόμενη μελέτη αυτών των αντικειμένων έχει αποκαλύψει πολλά για το σχηματισμό και την

Στην καρδιά των πιο ογκωδών γαλαξιών του Σύμπαντος, υπάρχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (SMBH) τόσο ισχυρές που επισκιάζουν όλα τα αστέρια στους γαλαξιακούς δίσκους τους. Οι περιοχές του πυρήνα αυτών των γαλαξιών είναι γνωστές ως Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες (AGN), ή αλλιως «κβάζαρ». Η συνεχιζόμενη μελέτη αυτών των αντικειμένων έχει αποκαλύψει πολλά για το σχηματισμό και την εξέλιξη των γαλαξιών και τη δομή του Σύμπαντος.

Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει επανειλημμένα ότι αυτές οι ογκώδεις μαύρες τρύπες είναι αδηφάγες. Μια νέα έρευνα σε περισσότερους από 100 γαλαξίες έδειξε ότι ορισμένες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να «καταβροχθίσουν» χιλιάδες αστέρια την φορά. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι ορισμένες SMBH χρειάστηκε να καταναλώσουν ποσότητες αστρικής ύλης που σπάνια έχουν παρατηρηθεί στο Σύμπαν, για να αναπτυχθούν και να φτάσουν στα μεγέθη που παρατηρούν σήμερα οι αστρονόμοι.

Επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας που ήταν υπεύθυνη για την ανακάλυψη αυτή ήταν η Βιβιέν Μπαλντασάρε, επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον (WSU). Τα ευρήματα της μελέτης της ομάδας δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο «The Astrophysical Journal».

Προηγουμένως, οι έρευνες για τις μαύρες τρύπες κατατάσσονταν σε δύο κατηγορίες.  Εκείνες που μελετούν τις μικρότερες μαύρες τρύπες, οι οποίες συνήθως ζυγίζουν 5 έως 30 ηλιακές μάζες, και τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες μπορεί να ζυγίζουν εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν επίσης βρει ενδείξεις ότι υπάρχει μια ενδιάμεση κατηγορία, γνωστή ως μαύρες τρύπες «ενδιάμεσης μάζας» (IMBH).

Αν και οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει πολλές φορές τις μαύρες τρύπες να καταναλώνουν αστέρια, δεν γνώριζαν ότι αυτό συνέβαινε στην κλίμακα που παρατήρησε η ομάδα της Μπαλντασάρε. Σύμφωνα με την τελευταία μελέτη η οποία βασίστηκε σε δεδομένα πυκνών αστρικών σμηνών στα κέντρα 108 γαλαξιών, οι IMBHs είναι το αποτέλεσμα της ανεξέλεγκτης ανάπτυξης μιας πολύ μικρότερης μαύρης τρύπας.

«Όταν τα αστέρια είναι τόσο κοντά μεταξύ τους όπως είναι σε αυτά τα εξαιρετικά πυκνά σμήνη, αυτό παρέχει ένα βιώσιμο έδαφος αναπαραγωγής για μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας», δήλωσε η ομάδα σε δελτίο τύπου. «Φαίνεται ότι όσο πιο πυκνό είναι το αστρικό σμήνος, τόσο πιο πιθανό είναι να περιέχει μια αναπτυσσόμενη μαύρη τρύπα».

(NASA/CXC/ Washington State Univ./V. Baldassare et al.)

Εδώ και δεκαετίες, οι επιστήμονες έχουν προτείνει διάφορες θεωρίες για το πώς σχηματίστηκαν οι SMBH λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Ορισμένοι επιστήμονες προτείνουν ότι σχηματίστηκαν από την κατάρρευση ενός γιγαντιαίου νέφους αερίου και σκόνης κοντά στο κέντρο ενός γαλαξία ή ότι προέκυψαν από υπερμεγέθη αστέρια που κατέρρευσαν απευθείας σε μια μεσαίου μεγέθους τρύπα που κατανάλωσε αστέρια και άλλη ύλη με αποτέλεσμα να αυξηθεί η μάζα της με την πάροδο του χρόνου.

Ωστόσο, και οι δύο αυτές θεωρίες απαιτούν συνθήκες που πιστεύεται ότι υπήρχαν κατά τα πρώτα μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αντίθετα, η Μπαλντασάρε και η ομάδα της θεωρούν ότι το κλειδί στον σχηματισμό των μαύρων οπών είναι η πυκνότητα των αστρικών σμηνών κοντά στο κέντρο ενός γαλαξία. Επιπλέον, διατύπωσαν τη θεωρία ότι αυτή η πυκνότητα εξαρτάται από το πόσο γρήγορα κινούνται τα αστέρια στα σμήνη.

Αν η πυκνότητα είναι πάνω από ένα ορισμένο όριο, υποστηρίζουν, μια αστρικής μάζας μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός σμήνους θα μεγαλώσει γρήγορα καθώς θα καταναλώνει τα αστέρια που βρίσκονται κοντά της. Μετά την παρατήρηση των δεδομένων του Παρατηρητηρίου Ακτινών Χ Chandra, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα αστρικά σμήνη στο κέντρο των NGC 1385, 1566, 3344 και 6503 είχαν πυκνότητες πάνω από αυτό το όριο και είχαν περίπου διπλάσιες πιθανότητες να περιέχουν μια αναπτυσσόμενη μαύρη τρύπα.

«Αυτό είναι ένα από τα πιο θεαματικά παραδείγματα που έχουμε δει για την ακόρεστη φύση των μαύρων τρυπών, επειδή μπορούν να καταναλώσουν χιλιάδες ή δεκάδες χιλιάδες αστέρια κατά τη διάρκεια της ανάπτυξής τους. Η ανεξέλεγκτη ανάπτυξη αρχίζει να επιβραδύνεται μόνο όταν ο αριθμός αστεριών αρχίζει να εξαντλείται», εξήγησε ο συν-συγγραφέας Νίκολας Στόουν του Εβραϊκού Πανεπιστημίου της Ιερουσαλήμ.

Επιπλέον, η διαδικασία που προτείνει η ομάδα στη μελέτη της μπορεί να συμβεί σε οποιαδήποτε στιγμή της ιστορίας του Σύμπαντος, υπονοώντας ότι οι IMBH μπορούν να σχηματιστούν ακόμα και σήμερα. Τα αποτελέσματα αυτά θα μπορούσαν επίσης να εξηγήσουν ορισμένους τύπους σημάτων βαρυτικών κυμάτων (GW) που ανιχνεύονται από το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων Συμβολομέτρου Λέιζερ (LIGO). Σε ορισμένες περιπτώσεις, έχουν ανιχνευθεί σήματα που φαινόταν να προκαλούνται από μαύρες τρύπες με μάζα περίπου 50 έως 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, κάτι που τα περισσότερα μοντέλα αστρικής κατάρρευσης δεν προβλέπουν.

Φυσικά, απαιτούνται περαιτέρω μελέτες των κέντρων των ενεργών γαλαξιών προτού εξαχθούν οποιαδήποτε συμπεράσματα. Εν τω μεταξύ, η ομάδα προσβλέπει σε πρόσθετες παρατηρήσεις που θα ελέγξουν τη θεωρία τους.

«Η εργασία μας δεν αποδεικνύει ότι η ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των μαύρων οπών συμβαίνει στα αστρικά σμήνη» δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης Άντο Φούρντ από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

ΠΗΓΗ: Universe Today

www.ertnews.gr

Μπορεί να σας ενδιαφέρουν