Σύμπαν – Μαύρες Τρύπες: Μια υπόθεση επιστημόνων για το πώς οι μαύρες τρύπες κατέστησαν το σύμπαν φωτεινό

31 Αυγούστου 2017      egno.gr

Αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν ήταν απόλυτα σκοτεινό. Το έντονο, αρχικό γεγονός που δημιούργησε τον Κόσμο παρήγαγε τόσο πολύ θερμό, πυκνό αέριο που το φως ήταν τελείως παγιδευμένο. Πολύ αργότερα – ίσως ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη – το σύμπαν επεκτάθηκε και έγινε πιο διαφανές και τελικά γέμισε με γαλαξίες, πλανήτες, άστρα και άλλα αντικείμενα που εκπέμπουν φως. Αυτό είναι το σύμπαν που γνωρίζουμε σήμερα. Το πώς αναδύθηκε από τις σκοτεινούς κοσμικούς χρόνους μια καθαρότερη, πλήρης φωτός κατάσταση παραμένει μυστήριο.

Σε νέα μελέτη, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Iowa διατυπώνουν μια επιστημονική υπόθεση για το πώς συνέβη. Θεωρούν ότι οι μαύρες τρύπες που βρίσκονται στο κέντρο των γαλαξιών εκτοξεύουν ύλη τόσο βίαια που το εκτοξευόμενο υλικό διαρρηγνύει το νεφελώδες περιβάλλον τους, επιτρέποντας το φως να δραπετεύσει. Ο ερευνητές έφθασαν στην υπόθεση αυτή μετά από την παρατήρηση ενός κοντινού γαλαξία από τον οποίο δραπετεύει υπεριώδες φως.

«Ο παρατηρήσεις δείχνουν την παρουσία πολύ φωτεινών πηγών ακτίνων-Χ που πιθανά είναι προσαυξημένες μαύρες τρύπες», αναφέρει ο Philip Kaaret, καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. «Είναι πιθανό η μαύρη τρύπα να δημιουργεί ανέμους που βοηθούν την ιονίζουσα ακτινοβολία από τα άστρα να δραπετεύει. Έτσι, οι μαύρες τρύπες μπορεί να έχουν βοηθήσει να γίνει το σύμπαν διαφανές».

Ο Kaaret και η ομάδα του εστίασαν στον γαλαξία με τον κωδικό Tol 1247-232, που βρίσκεται 600 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη, έναν από τους μόνο τρεις κοντινούς γαλαξίες από τους οποίους βρέθηκε να διαφεύγει υπεριώδες φως. Το Μάιο του 2016, χρησιμοποιώντας τον τροχιακό τηλεσκόπιο Chandra, οι ερευνητές βρήκαν μια πηγή ακτίνων-Χ της οποίας η φωτεινότητα αυξομειώνονταν και η οποία βρίσκεται μέσα σε μια ενεργό περιοχή διαμόρφωσης άστρων του Tol 1247-232.

Η ομάδα προσδιόρισε ότι ήταν κάτι άλλο από ένα άστρο. «Τα άστρα δεν έχουν αλλαγές στη φωτεινότητά τους», λέει ο Kaaret. «Ο Ήλιος μας είναι ένα καλό παράδειγμα για αυτό. Για να αλλάξει η φωτεινότητα, πρέπει να είστε μικρό αντικείμενο και αυτό το περιορίζει στο επίπεδο μιας μαύρης τρύπας». Αλλά πώς θα μπορούσε μια μαύρη τρύπα, της οποίας η ένταση της βαρυτικής έλξης ρουφά τα πάντα γύρω της, επίσης να εκτοξεύει ύλη;

Η γρήγορη απάντηση είναι ότι κανείς δεν γνωρίζει σίγουρα. Οι μαύρες τρύπες, ωστόσο, είναι δύσκολο να μελετηθούν, εν μέρει επειδή η εξαιρετικά έντονη βαρυτική τους έλξη δεν επιτρέπει το φως να ξεφεύγει και επειδή βρίσκονται ενσωματωμένες βαθιά μέσα στους γαλαξίες. Πρόσφατα, ωστόσο, αστρονόμοι έδωσαν μια εξήγηση: Οι πίδακες της διαφεύγουσας ύλης εκμεταλλεύονται την περιστροφική ενέργεια της ίδιας της μαύρης τρύπας.

Φανταστείτε μια αθλήτρια καλλιτεχνικού πατινάζ να περιστρέφεται με τους βραχίονές της απλωμένους. Καθώς η αθλήτρια διπλώνει τους βραχίονές της πιο κοντά στο σώμα της, περιστρέφεται γρηγορότερα. Οι μαύρες τρύπες λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο: Καθώς η βαρύτητα τραβάει ύλη προς τα μέσα προς τη μαύρη τρύπα, η μαύρη τρύπα, όπως η αθλήτρια, περιστρέφεται γρηγορότερα. Καθώς η βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας αυξάνει, η ταχύτητα επίσης δημιουργεί ενέργεια.

«Καθώς η ύλη πέφτει στη μαύρη τρύπα, αρχίζει να περιστρέφεται και η ταχεία περιστροφή σπρώχνει κάποιο μέρος της ύλης προς τα έξω», λέει ο Kaaret. «Παράγονται αυτοί οι ισχυροί άνεμοι οι οποίο θα μπορούσαν να ανοίξουν ένα δρόμο διαφυγής για το υπεριώδες φως. Αυτό θα μπορούσε να συμβαίνει με τους πρώιμους γαλαξίες».

Ο Kaaret σχεδιάζει να μελετήσει τον Tol 1247-232 λεπτομερέστερα και να βρει άλλους κοντινούς γαλαξίες που εκπέμπουν υπεριώδες φως, που θα βοηθούσε να υποστηρίξουν τη θεωρία του.

Πηγή: University of Iowa

Περισσότερα στη δημοσίευση: Resolving the X-ray emission from the Lyman continuum emitting galaxy Tol 1247-232. Monthly Notices of the Royal Astronomical
Society.