Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb αστρονόμοι κατάφεραν να υπολογίσουν τη μάζα ενός κοιμώμενου γίγαντα, μια ανενεργή υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Πρόκειται για την πιο απομακρυσμένη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα της οποίας η μάζα έχει μετρηθεί ποτέ.
Η μαύρη τρύπα βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία MRG-M0138 τον οποίο βλέπουμε όπως ήταν όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις περίπου 4 δισεκατομμυρίων ετών. Χάρη στο James Webb οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η μάζα της είναι περίπου 6 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες γίνονται ιδιαίτερα εμφανείς όταν τροφοδοτούνται ενεργά με ύλη και περιβάλλονται από μια περιοχή γνωστή ως ενεργός γαλαξιακός πυρήνας (AGN). Οι τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις προκαλούν έντονη ακτινοβολία καθιστώντας τις εύκολα ανιχνεύσιμες. Αντίθετα οι ανενεργές μαύρες τρύπες που δεν καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ύλης είναι πολύ πιο δύσκολο να εντοπιστούν καθώς περιβάλλονται από τον ορίζοντα γεγονότων, το σημείο πέρα από τον οποίο το φως δεν μπορεί να διαφύγει.
Παρόλο που οι ίδιες είναι πρακτικά αόρατες η βαρύτητά τους επηρεάζει τις τροχιές των άστρων που βρίσκονται γύρω τους. Αυτή ακριβώς την επίδραση εκμεταλλεύτηκαν οι ερευνητές για να υπολογίσουν τη μάζα της συγκεκριμένης μαύρης τρύπας.
Η ομάδα χρησιμοποίησε το James Webb για να παρακολουθήσει την κίνηση των άστρων στο κέντρο του MRG-M0138. Η μέθοδος αυτή γνωστή ως «αστρική δυναμική» έχει χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για την εκτίμηση της μάζας ανενεργών μαύρων τρυπών που βρίσκονται πολύ πιο κοντά στη Γη, όπως o Τοξότης Α*, η μαύρη τρύπα στο κέντρο του δικού μας γαλαξία η οποία απέχει μόλις 26.000 έτη φωτός και έχει μάζα περίπου 4,3 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών.
Ο κοσμικός φακός και το ρεκόρ
Μέχρι σήμερα η πιο απομακρυσμένη μαύρη τρύπα που είχε μετρηθεί με αυτή τη μέθοδο βρισκόταν σε απόσταση περίπου 700 εκατομμυρίων ετών φωτός. Η νέα μέτρηση πραγματοποιήθηκε σε απόσταση περίπου δεκαπέντε φορές μεγαλύτερη καταρρίπτοντας κάθε προηγούμενο ρεκόρ.
Ο επικεφαλής της έρευνας Ρίτσαρντ Έλις από το University College London δήλωσε ότι η παρακολούθηση της συλλογικής κίνησης των άστρων στο κέντρο αυτού του μακρινού γαλαξία επέτρεψε τον υπολογισμό της μάζας μιας κατά τα άλλα αόρατης υπερμεγέθους μαύρης τρύπας. Η επιτυχία της μεθόδου σε τόσο πρώιμες εποχές του Σύμπαντος ανοίγει τον δρόμο για μια πιο ολοκληρωμένη κατανόηση της εξέλιξης των μαύρων τρυπών και του ρόλου τους στη διαμόρφωση των γαλαξιών.
Η παρατήρηση των άστρων στο κέντρο του MRG-M0138 δεν ήταν εύκολη υπόθεση. Οι επιστήμονες αξιοποίησαν το φαινόμενο του βαρυτικού φακού το οποίο προβλέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, τα αντικείμενα με μεγάλη μάζα καμπυλώνουν τον χωροχρόνο. Η βαρύτητα προκύπτει από αυτή την καμπύλωση και όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός αντικειμένου, τόσο ισχυρότερη είναι η βαρυτική του επίδραση.
Το φαινόμενο του βαρυτικού φακού συμβαίνει όταν ένας γαλαξίας ή ένα σμήνος γαλαξιών βρίσκεται ανάμεσα στη Γη και σε ένα πιο απομακρυσμένο αντικείμενο. Η βαρύτητα του ενδιάμεσου αντικειμένου εκτρέπει και ενισχύει το φως που προέρχεται από το πιο μακρινό σώμα, επιτρέποντας στους αστρονόμους να παρατηρήσουν λεπτομέρειες που διαφορετικά θα ήταν αδύνατο να διακριθούν.
Στην περίπτωση του MRG-M0138, ένας ενδιάμεσος γαλαξίας λειτούργησε ως βαρυτικός φακός, ενισχύοντας το φως του κατά περίπου 30 φορές. Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να ανασυνθέσουν με εξαιρετική ακρίβεια την εσωτερική δομή του γαλαξία.
Ο Άντριου Νιούμαν από το Carnegie Science στην Καλιφόρνια εξήγησε ότι ο συνδυασμός των δεδομένων του JWST με το φαινόμενο του βαρυτικού φακού επέτρεψε την παρατήρηση της περιοχής όπου η βαρύτητα της μαύρης τρύπας αυξάνει τις ταχύτητες των άστρων. Πρόσθεσε ότι πρόκειται για μία από τις καλύτερες διαθέσιμες μεθόδους για τον υπολογισμό της μάζας μιας μαύρης τρύπας και ότι η εφαρμογή της σε τόσο πρώιμη εποχή της κοσμικής ιστορίας αποτελεί σημαντικό επίτευγμα.
Παράλληλα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι και ο ίδιος ο γαλαξίας MRG-M0138 είναι ανενεργός, καθώς δεν σχηματίζει πλέον νέα άστρα. Πιθανότατα, στο παρελθόν η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα βρισκόταν σε μια περίοδο έντονης κατανάλωσης ύλης και λειτουργούσε ως λαμπρό κβάζαρ στο κέντρο ενός ενεργού γαλαξιακού πυρήνα. Η τεράστια ενέργεια που απελευθερώθηκε τότε απομάκρυνε το αέριο και τη σκόνη τόσο από τη μαύρη τρύπα όσο και από ολόκληρο τον γαλαξία, στερώντας το απαραίτητο υλικό για τη δημιουργία νέων άστρων.
Οι παρατηρήσεις αυτές, μαζί με μελλοντικά δεδομένα του James Webb για ανενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, αναμένεται να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τη σχέση ανάμεσα στην ανάπτυξη των γαλαξιών και των μαύρων τρυπών, καθώς και τον ρόλο που διαδραματίζουν αυτά τα κοσμικά «τέρατα» στη διακοπή του σχηματισμού άστρων στους γαλαξίες που φιλοξενούν.
Naftemporiki.gr
Για να εμφανίζονται περισσότερα άρθρα της Ναυτεμπορικής στις αναζητήσεις σας εύκολα και γρήγορα, πρέπει να προσθέσετε το site στις προτιμώμενες πηγές σας. Μπορείτε να το κάνετε πηγαίνοντας εδώ.
