η αρχαιότερη μαύρη τρύπα που έχει παρατηρηθεί ποτέ, που χρονολογείται από την αρχή του σύμπαντος

By | December 10, 2023

<span>Φωτογραφία: Ακτινογραφία: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán;  Υπέρυθρες: NASA/ESA/CSA/STScI;  Επεξεργασία εικόνας: NASA/CXC/SAO/L.  Frattare & K. Arcand</span>” src=”https://s.yimg.com/ny/api/res/1.2/srqZTEodSZg0Tsenwqr_0A–/YXBwaWQ9aGlnaGxhbmRlcjt3PTk2MDtoPTU3Ng–/https://media.zenfs.com/en/theguardian 7b28bf6af90a5″ data-src = “https://s.yimg.com/ny/api/res/1.2/srqZTEodSZg0Tsenwqr_0A–/YXBwaWQ9aGlnaGxhbmRlcjt3PTk2MDtoPTU3Ng–/https://media.zenfs.com/en/theguardian. bf6af90a5″/></div>
</div>
</div>
<p><figcaption class=Φωτογραφία: Ακτινογραφία: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Υπέρυθρες: NASA/ESA/CSA/STScI; Επεξεργασία εικόνας: NASA/CXC/SAO/L. Frattare & K. Arcand

Οι αστρονόμοι εντόπισαν την παλαιότερη μαύρη τρύπα που έχει παρατηρηθεί ποτέ, η οποία χρονολογείται πριν από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, στην αρχή του Σύμπαντος.

Οι παρατηρήσεις, που πραγματοποιήθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), αποκαλύπτουν ότι βρίσκεται στην καρδιά ενός γαλαξία 440 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Με περίπου ένα εκατομμύριο φορές τη μάζα του Ήλιου, είναι εκπληκτικά μεγάλο για μια μωρό μαύρη τρύπα, εγείροντας το ερώτημα πώς μεγάλωσε τόσο γρήγορα.

Ο καθηγητής Roberto Maiolino, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Cambridge που ηγήθηκε των παρατηρήσεων, είπε: «Η έκπληξη είναι ότι είναι τόσο ογκώδης. Αυτό ήταν το πιο απροσδόκητο».

Οι παρατηρήσεις, που δημοσιεύθηκαν στον προεκτυπωμένο ιστότοπο Arxiv, δεν καταγράφουν μια άμεση εικόνα, η οποία είναι αόρατη επειδή κανένα φως δεν μπορεί να διαφύγει από τον έλεγχό του. Αλλά οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει ενδεικτικές υπογραφές του δίσκου προσαύξησής του, το φωτοστέφανο αερίου και σκόνης που στροβιλίζεται γρήγορα γύρω από την κοσμική τρύπα.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι πρώτες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να βοηθήσουν στο ξεκλείδωμα του παζλ για το πώς οι γιγάντιες αντίστοιχές τους στα κέντρα γαλαξιών όπως ο Γαλαξίας μεγάλωσαν σε δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου. Μέχρι πρόσφατα, θεωρείτο ότι απλώς μεγάλωναν σαν χιονόμπαλα πάνω σχεδόν 14 δισεκατομμύρια χρόνια, αυξάνοντας συνεχώς μέσω συγχωνεύσεων και καταβροχθίζοντας αστέρια και άλλα αντικείμενα. Αλλά αυτό το σενάριο χιονοστιβάδας δεν μπορεί να εξηγήσει πλήρως τις επικές αναλογίες των σημερινών υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.

Οι τελευταίες παρατηρήσεις, του γαλαξία που ονομάζεται GN-z11, εντοπίζουν την προέλευση αυτού του μυστηρίου στη βρεφική ηλικία των μαύρων τρυπών και υποδηλώνουν ότι γεννήθηκαν μεγάλες ή μεγάλωσαν εξαιρετικά γρήγορα στην αρχή.

«Η κατανόηση από πού προήλθαν οι μαύρες τρύπες ήταν πάντα ένα παζλ, αλλά τώρα αυτό το παζλ φαίνεται να βαθαίνει», δήλωσε ο καθηγητής Andrew Pontzen, κοσμολόγος στο University College του Λονδίνου που δεν συμμετείχε στην έρευνα. «Αυτά τα αποτελέσματα, χρησιμοποιώντας τη δύναμη του JWST για να κοιτάξουν πίσω στο χρόνο, υποδηλώνουν ότι ορισμένες μαύρες τρύπες αναπτύχθηκαν με τεράστιο ρυθμό στο νεαρό Σύμπαν, πολύ πιο γρήγορα από ό,τι περιμέναμε».

Μια εξήγηση, γνωστή ως σενάριο βαρέων σπόρων, είναι ότι μια πρώιμη γενιά μαύρων τρυπών γεννήθηκε από την άμεση κατάρρευση τεράστιων νεφών αερίου και όχι από καμένα αστέρια που κατέρρευσαν υπό τη δική τους βαρύτητα στο τέλος της ζωής τους. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι συμπαγή σμήνη αστεριών και μαύρων τρυπών συγχωνεύτηκαν πολύ γρήγορα στο πρώιμο σύμπαν.

Μια τρίτη, πιο εικαστική υπόθεση, είναι η ύπαρξη των λεγόμενων αρχέγονων μαύρων τρυπών που εμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια του κοσμικού πληθωρισμού, την περίοδο της ταχύτερης από το φως διαστολής του σύμπαντος που συνέβη ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτό θα άλλαζε την υποτιθέμενη σειρά παιχνιδιού, κατά την οποία οι γαλαξίες εμφανίστηκαν πρώτα και μετά άρχισαν να αναπτύσσονται μαύρες τρύπες μέσα τους. Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες ήταν αποτελεσματικά υφαντές στο ύφασμα του σύμπαντος από την αρχή.

«Αν αυτό ήταν αλήθεια, θα είχε βαθιές επιπτώσεις για το άνοιγμα σε κλάσματα δευτερολέπτου του σύμπαντός μας», είπε ο Πόντζεν. «Είτε έτσι είτε αλλιώς, η ιστορία του πώς οι μαύρες τρύπες και οι γαλαξίες αναπτύχθηκαν μαζί είναι συναρπαστική και μόλις αρχίζουμε να συνδυάζουμε τα κομμάτια.

Οι ανακαλύψεις είναι οι τελευταίες σε μια σειρά εκπληκτικών ανακαλύψεων από το διαστημικό παρατηρητήριο της NASA, μόλις δύο χρόνια μετά την εκτόξευσή του. Το JWST είναι περίπου 100 φορές πιο ευαίσθητο από προηγούμενα τηλεσκόπια όπως το Hubble στην ανίχνευση υπέρυθρου φωτός, το τμήμα του φάσματος που χρησιμοποιείται για να δει τα πιο μακρινά αντικείμενα. «Είναι ουσιαστικά ισοδύναμο με την αναβάθμιση του τηλεσκοπίου Galileo σε ένα σύγχρονο τηλεσκόπιο. Υπάρχουν 400 χρόνια ανακαλύψεων που πιθανώς συμπιέζονται στο χρονικό διάστημα των λειτουργιών του JWST», είπε ο Maiolino.

Είπε ότι πριν από την εκτόξευση του τηλεσκοπίου υπήρχε η πιθανότητα να ανοίξει ένα νέο παράθυρο σε «μια βαρετή έκταση με αυτά που γνωρίζουμε». «Δεν είναι αυτό που βλέπουμε», είπε ο Maiolino. «Το σύμπαν ήταν πολύ γενναιόδωρο. Βρίσκουμε πραγματικά πράγματα που δεν περιμέναμε».

Τι είναι μια μαύρη τρύπα;

Οι μαύρες τρύπες είναι από τα πιο παράξενα και πιο απειλητικά αντικείμενα στο σύμπαν. Έχουν τόσο έντονη βαρύτητα που ούτε η ύλη ούτε το φως μπορούν να ξεφύγουν από τα νύχια τους. Το κατώφλι μιας μαύρης τρύπας εντοπίζεται από τον ορίζοντα γεγονότων της, το σημείο χωρίς επιστροφή. Οτιδήποτε ξεπερνά αυτό το όριο εξαφανίζεται για πάντα.

Είναι δύσκολο να μελετηθούν επειδή είναι θεμελιωδώς αόρατα, αλλά η εφαρμογή των νόμων της φυσικής προσφέρει μερικές παράξενες ιδέες. Όταν πλησιάζετε μια μαύρη τρύπα, η βαρυτική κλίση μπορεί να είναι τόσο ακραία ώστε τα αντικείμενα να τεντώνονται σε μια διαδικασία γνωστή ως σπαγγέτιοποίηση. Στον ορίζοντα γεγονότων, η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που το φως κάμπτεται σε έναν τέλειο κύκλο γύρω από τη μαύρη τρύπα, που σημαίνει ότι αν στεκόσουν εκεί, θα μπορούσες να δεις το πίσω μέρος του κεφαλιού σου.

Τι βρίσκεται πέρα ​​από τον ορίζοντα γεγονότων είναι άγνωστο. Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν προτείνει ότι στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας η πυκνότητα θα γινόταν άπειρη, δημιουργώντας μια βαρυτική ιδιομορφία. Αυτή η ρήξη στο χωροχρόνο δεν θα είχε «πού» ή «πότε» και θα ήταν πέρα ​​από τη σφαίρα των συμβατικών νόμων της φυσικής. Αλλά δεν είναι ξεκάθαρο αν υπάρχουν στην πραγματικότητα τέτοιες ιδιομορφίες.

Οι μαύρες τρύπες έρχονται σε διάφορα μεγέθη. Οι αστρικές μαύρες τρύπες, που σχηματίζονται από τα υπολείμματα μεγάλων αστεριών, μπορεί να έχουν έως και 20 φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο μας. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, όπως ο Τοξότης Α*, στο κέντρο του Γαλαξία μας, μπορεί να έχουν μάζες ισοδύναμες με εκατομμύρια ή χιλιάδες εκατομμύρια ήλιοι και παίζουν καθοριστικό ρόλο στη γαλαξιακή εξέλιξη.

Οι αστρονόμοι έχουν σημειώσει σημαντικές προόδους στις παρατηρήσεις μαύρης τρύπας την τελευταία δεκαετία, με την πρώτη εικόνα φωτοστέφανου κάποιου που καταγράφηκε από το τηλεσκόπιο Event Horizon το 2019 και παρατηρήσεις κατακλυσμικών συγχωνεύσεων μαύρων τρυπών μέσω της ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων που κυματίζουν το διάστημα. . Οι τελευταίες παρατηρήσεις, και ακόμη πιο μακρινοί στόχοι του James Webb, θα αρχίσουν να αποκαλύπτουν την προέλευση αυτών των αινιγματικών αντικειμένων.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *