Οι μαύρες τρύπες διαμορφώθηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη;

19/12/2021

Γράφει ο Κωνσταντίνος Ζώκος

Στο egno.gr έχουμε ασχοληθεί αρκετές φορές με τις αρχέγονες μαύρες τρύπες, αυτές που θεωρούνται ότι διαμορφώθηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και θεωρείται ότι έχουν κάποια σχέση με τη μυστηριώδη και άγνωστη μέχρι σήμερα Σκοτεινή Ύλη. Σε αυτό το δρόμο συνεχίζουμε με ένα εναλλακτικό μοντέλο για το Σύμπαν, το οποίο μια ομάδα αστρονόμων έχει προτείνει και όπως υποστηρίζεται, στο πλαίσιό του θα μπορούσαν να εξηγηθούν κοσμικά μυστήρια – όπως το πώς διαμορφώθηκαν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, ή τι είναι αυτό που αποκαλείται σκοτεινή ύλη – με χρήση των αποκαλούμενων «αρχέγονων μελανών οπών». Ας δούμε λίγο πιο προσεκτικά αυτό το εναλλακτικό μοντέλο:

Η νέα μελέτη, όπως αναφέρεται στον ιστότοπο της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA), έγινε πρόσφατα δεκτή για δημοσίευση στο περιοδικό The Astrophysical Journal. Σε αυτήν υποστηρίζεται ότι οι μαύρες τρύπες υπήρξαν από την αρχή του Σύμπαντος και ότι αυτές οι αρχέγονες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν οι ίδιες να είναι η μέχρι τώρα ανεξήγητη σκοτεινή ύλη. Συγγραφείς αυτής της μελέτης είναι οι Nico Cappelluti (από το Πανεπιστήμιο του Miami), Günther Hasinger (από την ESA, Science Director) και η Priyamvada Natarajan (από το Πανεπιστήμιο του Yale).

Ο Günther Hasinger αναφέρει τον αρχικό προβληματισμό: «Οι διαφορετικών μεγεθών μαύρες τρύπες είναι ακόμη ένα μυστήριο. Δεν κατανοούμε πώς θα μπορούσαν, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, να έχουν αναπτυχθεί σε τόσο τεράστια μεγέθη στο σύντομο διαθέσιμο χρόνο από τότε που το Σύμπαν υπήρξε». Στο άλλο άκρο της κλίμακας, πρέπει να υπήρξαν επίσης πολύ μικρές μαύρες τρύπες, όπως υποστηρίζεται για παράδειγμα από τις παρατηρήσεις του προγράμματος Γαία (Gaia) της ESA. Αν υπήρξαν, θα ήταν πολύ μικρές για να έχουν διαμορφωθεί από άστρα που πεθαίνουν.

Το καινούργιο που προσκομίζει η νέα μελέτη μας αναφέρει ο Nico Cappelluti: «Η μελέτη μας δείχνει ότι χωρίς να εισαγάγουμε νέα σωμάτια ή νέα φυσική, μπορούμε να λύσουμε τα μυστήρια της σύγχρονης κοσμολογίας από την ίδια τη φύση της σκοτεινής ύλης μέχρι την προέλευση των μελανών οπών πάρα πολύ μεγάλης μάζας». Αν οι περισσότερες μαύρες τρύπες διαμορφώθηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, θα μπορούσαν να έχουν αρχίσει να συγχωνεύονται κατά το πρώιμο Σύμπαν, διαμορφώνοντας όλο και περισσότερης μάζας μαύρες τρύπες στη διάρκεια του χρόνου. Αυτό θεωρείται ότι είναι μια επιστημονική υπόθεση που είναι ελέγξιμη: Το μελλοντικό διαστημικό παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων LISA (Laser Interferometer Space Antenna), της ESA, μπορεί να ανιχνεύσει τα σήματα από αυτές τις συγχωνεύσεις, αν υπήρξαν οι αρχέγονες μαύρες τρύπες. Οι μικρές μαύρες τρύπες μπορεί απλά να είναι οι αρχέγονες μαύρες τρύπες που δεν έχουν συγχωνευθεί ακόμη σε μεγαλύτερες μαύρες τρύπες.

Σύμφωνα με το νέο αυτό μοντέλο, το Σύμπαν θα πρέπει να ήταν παντού γεμάτο με μαύρες τρύπες. Τα άστρα θα πρέπει να άρχισαν να διαμορφώνονται γύρω από αυτές τις τούφες της «σκοτεινής ύλης», διαμορφώνοντας ηλιακά συστήματα και γαλαξίες κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών. Εάν τα πρώτα άστρα πράγματι διαμορφώθηκαν γύρω από αρχέγονες μαύρες τρύπες, θα πρέπει να υπήρξαν νωρίτερα στο Σύμπαν από ότι αναμένεται από το «καθιερωμένο» κοσμολογικό μοντέλο. «Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες, αν υπήρχαν, θα μπορούσαν κάλλιστα να είναι οι σπόροι από τους οποίους διαμορφώθηκαν όλες οι μαύρες τρύπες, συμπεριλαμβανομένης και αυτής που υπάρχει στο κέντρο του Γαλαξία μας», αναφέρει η Priyamvada Natarajan.

Ερώτημα εύλογο: Θα μπορούσαν να ελεγχθούν οι υποθέσεις της νέας αυτής μελέτης για τις αρχέγονες μαύρες τρύπες; Η αποστολή Ευκλείδης (Euclid) της ESA, η οποία σχεδιάζεται να ερευνήσει το σκοτεινό Σύμπαν με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από ότι ποτέ μέχρι την αποστολή αυτή, θα μπορούσε να παίξει ρόλο στην αναζήτηση της αναγνώρισης των αρχέγονων μελανών οπών ως υποψηφίων σκοτεινής ύλης. Ακόμη, το επερχόμενο – 24 Δεκεμβρίου έχει προγραμματιστεί η εκτόξευσή του – πρόγραμμα του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb των NASA, ESA και CSA, μια κοσμική χρονο-μηχανή που κοιτά, πάνω από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, πίσω, θα ρίξει περισσότερο φως στο μυστήριο αυτό.

Όπως είπε ο Günther: «Αν τα πρώτα άστρα και οι γαλαξίες ήδη διαμορφώθηκαν στην αποκαλούμενη “σκοτεινή εποχή”, το Webb θα πρέπει να μπορέσει να δει στοιχεία για αυτά».

Πηγή: ESA

Περισσότερα στο υπό δημοσίευση άρθρο: Exploring the high-redshift PBH-ΛCDM Universe: early black hole seeding, the first stars and cosmic radiation backgrounds. The Astrophysical Journal.

ΠΗΓΗ: egno.gr