… που εντόπισε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb
Όταν στην Φυσική κατά καιρούς προκύπτουν νέα πειραματικά δεδομένα που η καθιερωμένη θεωρία αδυνατεί να ερμηνεύσει, τότε συνήθως προκύπτει η επονομαζόμενη αλλαγή Παραδείγματος (Paradigm shift). Μεταβαίνουμε σε μια νέα θεωρία, όχι συμπληρωματική της προηγούμενης, αλλά ριζικά διαφορετική, που συνοδεύεται από αλλαγή στην αντίληψη θεμελιωδών φυσικών εννοιών. Η αλλαγή Παραδείγματος είναι μια έννοια της φιλοσοφίας της επιστήμης που εισήχθη Αμερικανό φυσικό και φιλόσοφο Thomas Kuhn στο κλασικό βιβλίο «Η δομή των επιστημονικών επαναστάσεων» . Για παράδειγμα, η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν δεν ήταν μια προέκταση της κλασικής θεωρίας του Νεύτωνα, αλλά μια επιστημονική επανάσταση που άλλαξε ριζικά τον τρόπο αντίληψης του κόσμου μας.
Μια τέτοια «αλλαγή παραδείγματος» υπαινίσσεται ο Guardian εξαιτίας της μαύρης τρύπας που εντόπισε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Πρόκειται για μια «μικρή κόκκινη κουκκίδα» , γνωστή ως QSO1, που χρονολογείται στα 760 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (εμφανίζει μετατόπιση στο ερυθρό z=7,04). Η παρατήρηση μιάς τόσο πρώιμης και «σχεδόν γυμνής» μαύρης τρύπας, με αραιή άλω ύλης, θα μπορούσε να ανατρέψει τις θεωρίες μας για το σύμπαν.
Αν επιβεβαιωθεί ότι πρόκειται για αρχέγονη μαύρη τρύπα, μια θεωρητική κατηγορία αντικειμένων που προβλέφθηκε από τον Stephen Hawking αλλά δεν είχε παρατηρηθεί μέχρι σήμερα, τότε η ανακάλυψη θα ανατρέψει τις επικρατούσες θεωρίες για το σύμπαν.
Μέχρι τώρα, η κυριαρχούσα κοσμολογική άποψη ήταν ότι πρώτα σχηματίστηκαν τα άστρα και οι γαλαξίες, ενώ οι μαύρες τρύπες δημιουργήθηκαν αφού τα πρώτα άστρα εξάντλησαν τα πυρηνικά τους καύσιμα και κατέρρευσαν εξαιτίας της βαρύτητάς τους.
Όμως, οι τελευταίες παρατηρήσεις του James Webb δείχνουν πως αυτή η
ακολουθία των γεγονότων παραβιάζεται από την γιγάντια μαύρη τρύπα QSO1.
«Αυτή
η μαύρη τρύπα είναι σχεδόν γυμνή», δήλωσε ο καθηγητής Roberto Maiolino,
κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, μέλος της ομάδας που
πραγματοποίησε τις παρατηρήσεις. «Κι αυτό είναι πραγματικά δύσκολο να
εξηγηθεί με τις υπάρχουσες θεωρίες. Φαίνεται πως αυτή η μαύρη τρύπα έχει
σχηματιστεί χωρίς να έχει προηγηθεί ο σχηματισμός κάποιου γαλαξία γύρω
της».
Υποτίθεται ότι οι αρχέγονες μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν στο πρώτο κλάσμα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη από την αυτοκατάρρευση πυκνότερων και θερμότερων περιοχών του σύμπαντος. Σ’ αυτό το σενάριο, μαύρες τρύπες διαφόρων μεγεθών ήταν ενσωματωμένες στον ιστό του σύμπαντος σχεδόν από την αρχή και λειτουργούσαν ως βαρυτικές θήκες γύρω από τις οποίες άρχισαν να συσσωρεύονται η σκόνη και το αέριο που σχημάτισαν τους πρώτους γαλαξίες. Ο Hawking διατύπωσε αυτή τη θεωρία την δεκαετία του 1970, αλλά χωρίς παρατηρησιακές αποδείξεις στις δεκαετίες που ακολούθησαν, θεωρήθηκε ως άλλη μια εξωτική εικασία. Αλλά, οι τελευταίες παρατηρήσεις που επικεντρώνονται στην «μικρή κόκκινη κουκκίδα» QSO1, η οποία έχει ηλικία μεγαλύτερη από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, δείχνουν ότι θα μπορούσε να είναι μια αρχαία υπερμαζική μαύρη τρύπα.
Δεδομένου ότι σύμφωνα με τις υπάρχουσες θεωρίες, οι μαύρες τρύπες ξεκινούν μικρές και αυξάνουν την μάζα τους με την πάροδο του χρόνου καταβροχθίζοντας μεσοαστρική ύλη και άστρα, οι φυσικοί προβληματίζονται σχετικά με το πώς αυτή η μαύρη τρύπα έγινε τόσο μεγάλη και τόσο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος.
Παρά την ακραία απόσταση του αντικειμένου QSO1, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να παρακολουθήσουν την τροχιακή ταχύτητα του στροβιλιζόμενου φωτοστέφανου αερίου και σκόνης. Από αυτή τη μέτρηση υπολογίστηκε η μάζα της κεντρικής μαύρης τρύπας, ίση με 50 εκατομμύρια φορές η μάζα του Ήλιου. Επιπλέον, η συνολική μάζα του περιβάλλοντος υλικού είναι μικρότερη από το μισό αυτής της τιμής, με βάση τα ευρήματα που δημοσιεύτηκαν στην εργασία με τίτλο: «Α direct black hole mass measurement in a Little Red Dot at the Epoch of Reionization.»
«Αυτό έρχεται σε πλήρη αντίθεση με ότι γενικά παρατηρούμε στο σύμπαν, όπου οι μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών [όπως ο Γαλαξίας μας] έχουν περίπου χίλιες φορές μικρότερη μάζα από τον γαλαξία που τις φιλοξενεί», δήλωσε ο Maiolino.
Σε μια ξεχωριστή δημοσίευση (A black hole in a near-pristine galaxy 700 million years after the Big Bangστή ανάλυση), το φωτεινό υλικό γύρω από τη μαύρη τρύπα βρέθηκε χημικά «παρθένο», αποτελούμενο σχεδόν αποκλειστικά από υδρογόνο και ήλιο, τα δύο στοιχεία που σχηματίστηκαν μετά τα πρώτα λεπτά μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Η απουσία βαρύτερων στοιχείων, τα οποία σφυρηλατούνται στο εσωτερικό των άστρων, ενισχύει την απόδειξη ότι δεν υπάρχει σχηματισμός άστρων στην περιοχή της μαύρης τρύπας.
Και σύμφωνα πάλι με τον αστροφυσικό Maiolino, «αυτά τα αποτελέσματα αποτελούν μια αλλαγή Παραδείγματος. Εδώ βλέπουμε μια τεράστια μαύρη τρύπα να σχηματίζεται χωρίς να περιβάλλεται από κάποιον γαλαξία».
Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο θα μπορούσε να εξηγηθεί ο σχηματισμός αυτής της μαύρης τρύπας, είναι διαμέσου ενός τεράστιου νέφους αερίου και σκόνης στο πρώιμο σύμπαν που κατέρρευσε απευθείας σε μια μαύρη τρύπα αντί να σχηματίσει ενδιαμέσως άστρα (Direct Collapse Black Holes=DCBHs). Ωστόσο, η «άμεση κατάρρευση» απαιτεί πολύ συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες που δεν είναι εμφανείς στις παρατηρήσεις, οδηγώντας τους επιστήμονες να έχουν μια μικρή προτίμηση στο σενάριο της αρχέγονης μαύρης τρύπας.
Ο καθηγητής Andrew Pontzen, κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Durham, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα, δήλωσε ότι: «μια επιβεβαιωμένη αρχέγονη προέλευση των μαύρων τρυπών θα είχε βαθιές επιπτώσεις στους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής».
ΠΗΓΗ: physicsgg.me
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.