Οι αστρονόμοι έκαναν άλλο ένα βήμα μπροστά στην αναζήτησή τους για τους πιο άπιαστους τιτάνες του σύμπαντος: τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.
Χρησιμοποιώντας πολλαπλά τηλεσκόπια της NASA, οι επιστήμονες βρήκαν μια καλύτερη εκτίμηση για την αναλογία των κρυμμένων προς τις ορατές μαύρες τρύπες, ρίχνοντας έτσι περισσότερο φως στις αινιγματικές δομές που βρίσκονται στην καρδιά των περισσότερων γαλαξιών.
Αναζητώντας υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να ζυγίζουν δισεκατομμύρια φορές περισσότερο από τον Ήλιο. Ωστόσο, πολλοί από αυτούς τους κοσμικούς γίγαντες είναι κρυμμένοι πίσω από πυκνά σύννεφα αερίου και σκόνης, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον εντοπισμό τους.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι κάθε μεγάλος γαλαξίας φιλοξενεί μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του.
Ωστόσο, ο εντοπισμός του συνολικού πληθυσμού αυτών των μεγαθήρων είναι δύσκολος. Αντίθετα, οι επιστήμονες μελετούν μικρότερα δείγματα και κάνουν παρέκταση στον μεγαλύτερο πληθυσμό.
Η πιο πρόσφατη μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Astrophysical Journal, αποκάλυψε ότι περίπου το 35% των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών επισκιάζεται από πυκνό αέριο και σκόνη που εμποδίζει ακόμη και το φως ακτίνων Χ χαμηλής ενέργειας.
Αυτό έρχεται σε αντίθεση με προηγούμενες έρευνες που προσδιόρισαν λιγότερο από το 15% ως συγκαλυμμένο. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η πραγματική αναλογία μπορεί να πλησιάσει το 50/50, ένα εύρημα που θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει τις θεωρίες σχετικά με το πώς οι γαλαξίες και οι μαύρες τρύπες αναπτύσσονται μαζί.
Φωτεινά τέρατα στο σκοτάδι
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι εντελώς σκοτεινές γιατί κανένα φως δεν μπορεί να ξεφύγει από την τεράστια βαρυτική τους έλξη. Ωστόσο, η ύλη που στροβιλίζεται γύρω από μια μαύρη τρύπα λάμπει έντονα.
Καθώς το αέριο κινείται πιο κοντά στη μαύρη τρύπα, η τεράστια βαρυτική δύναμη τη θερμαίνει σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό κάνει το αέριο να λάμπει τόσο έντονα που μπορεί να ξεπεράσει όλα τα αστέρια του γαλαξία.
Παρά αυτή τη φωτεινότητα, η λάμψη μπορεί να κρυφτεί εάν η μαύρη τρύπα περιβάλλεται από έναν παχύ δακτύλιο αερίου και σκόνης, που ονομάζεται «τόρος».
Ο τόρος μοιάζει με ντόνατ, με το φωτεινό κέντρο στον πυρήνα του. Το αν μπορούμε να δούμε τη μαύρη τρύπα ή όχι εξαρτάται από τη γωνία αυτού του τόρου.
Αν κοιτάξουμε κατευθείαν στην τρύπα του ντόνατ, οι φωτεινές εκπομπές είναι ορατές. Αν το δούμε στην άκρη, ο δακτύλιος μπλοκάρει το μεγαλύτερο μέρος του φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι η μαύρη τρύπα είναι κρυμμένη.
Τηλεσκόπια υπερύθρων και ακτίνων Χ
Για να μελετήσει αυτές τις κρυμμένες μαύρες τρύπες, η NASA χρησιμοποίησε δεδομένα που συλλέχθηκαν το 1983 από τον υπέρυθρο αστρονομικό δορυφόρο (IRAS). Το IRAS ανίχνευσε υπέρυθρο φως, το οποίο εκπέμπεται από το θερμαινόμενο αέριο στον δακτύλιο, ακόμη και όταν η ίδια η μαύρη τρύπα ήταν καλυμμένη.
Το τηλεσκόπιο NuSTAR της NASA συμπλήρωσε αυτά τα δεδομένα ανιχνεύοντας ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας που μπορούν να διαπεράσουν το πυκνό αέριο και τη σκόνη.
Ο συνδυασμός δεδομένων και από τα δύο τηλεσκόπια επέτρεψε στους επιστήμονες να εντοπίσουν και να μελετήσουν κρυμμένες μαύρες τρύπες με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια και πρόσφερε μια σαφέστερη κατανόηση αυτών των κοσμικών γιγάντων.
Μαύρες τρύπες και γαλαξιακή εξέλιξη
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες παίζουν τεράστιο ρόλο στη διαμόρφωση του τρόπου με τον οποίο οι γαλαξίες μεγαλώνουν και αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Όταν η ύλη πλησιάζει πολύ σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, σπειροειδώς εισέρχεται και θερμαίνεται, δημιουργώντας φωτεινές εκπομπές ενέργειας που μπορούν να επηρεάσουν ολόκληρο τον γαλαξία.
Αυτή η έντονη ενέργεια μπορεί να ρυθμίσει τον σχηματισμό νέων άστρων είτε πυροδοτώντας τον μέσω κρουστικών κυμάτων είτε καταστέλλοντάς τον εκτοξεύοντας το αέριο που απαιτείται για τη δημιουργία άστρων.
Ουσιαστικά, η μαύρη τρύπα λειτουργεί σαν κοσμικός κυβερνήτης, ελέγχοντας πόσο απασχολημένος ή ήσυχος είναι ο γαλαξίας όσον αφορά την παραγωγή αστεριών.
Πέρα από τον σχηματισμό των άστρων, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες βοηθούν επίσης στη διαμόρφωση της συνολικής δομής και συμπεριφοράς των γαλαξιών ξενιστών τους.
Μπορούν να εκτοξεύσουν ισχυρούς πίδακες σωματιδίων και ακτινοβολίας που εκτείνονται πολύ πέρα από τον πυρήνα του γαλαξία, επηρεάζοντας το περιβάλλον.
Αυτοί οι πίδακες μπορούν να θερμάνουν το αέριο στον γαλαξία, εμποδίζοντάς το να κρυώσει και να σχηματίσει νέα αστέρια, τα οποία επηρεάζουν το μέγεθος και τη φωτεινότητα του γαλαξία.
Επιπλέον, η αλληλεπίδραση μεταξύ της μαύρης τρύπας και του γαλαξία μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη της κεντρικής διόγκωσης του γαλαξία, καθιστώντας την πιο στρογγυλεμένη και σταθερή.
«Αν δεν είχαμε μαύρες τρύπες, οι γαλαξίες θα ήταν πολύ μεγαλύτεροι», σημείωσε ο Πόσχακ Γκάντι, ένας συν-συγγραφέας της μελέτης. «Χωρίς μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον Γαλαξία μας, μπορεί να υπάρχουν πολλά περισσότερα αστέρια στον ουρανό».
Γιατί κάτι από αυτά έχει σημασία;
Αυτή η μελέτη καταδεικνύει τη διαρκή σημασία των δεδομένων που συλλέγονται από τα τηλεσκόπια, ακόμη και δεκαετίες μετά την αρχική τους λειτουργία.
Συνδυάζοντας παρατηρήσεις από πολλαπλά όργανα που λειτουργούν σε διαφορετικά μήκη κύματος φωτός, οι επιστήμονες μπορούν να αποκαλύψουν λεπτομέρειες που μπορεί να χάσει μόνο ένα τηλεσκόπιο.
«Με εκπλήσσει πόσο χρήσιμοι ήταν το IRAS και το NuSTAR για αυτό το έργο, ειδικά παρά το γεγονός ότι το IRAS λειτουργούσε πριν από περισσότερα από 40 χρόνια», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Peter Boorman του Caltech.
Το IRAS παρείχε κρίσιμα υπέρυθρα δεδομένα, ενώ το πιο σύγχρονο τηλεσκόπιο NuSTAR πρόσθεσε συμπληρωματικές παρατηρήσεις ακτίνων Χ. Μαζί, αυτά τα εργαλεία δημιούργησαν μια πληρέστερη εικόνα των κρυμμένων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.
Αυτή η μελέτη δεν αφορά μόνο την αποκάλυψη κρυμμένων μαύρων τρυπών. είναι μια απόδειξη της ευρηματικότητας και της καινοτομίας που οδηγούν την αστρονομική έρευνα.
Αξιοποιώντας αυτά τα εργαλεία και τις τεχνικές, οι επιστήμονες αποκτούν βαθύτερες γνώσεις για το πώς οι κρυφές μαύρες τρύπες επηρεάζουν την ανάπτυξη των γαλαξιών και, τελικά, τη δομή του σύμπαντος.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Astrophysical Journal.
